電力機車平穩(wěn)性控制和操作優(yōu)化策略研究

初國

摘要：隨著我國電力機車的廣泛應(yīng)用，對于機車平穩(wěn)性與操作方面的研究也在加強。通常情況下，電力機車在線路上運行時，其縱向作用力始終處于一個動態(tài)變化的過程。一般情況下，縱向作用力的變化是比較平緩的，但當列車受到其他因素的誘導(dǎo)時，該變化可能會變得比較激烈，即引起縱向沖動。因此，控制其平穩(wěn)性，優(yōu)化相關(guān)操作就顯得極為重要。

關(guān)鍵詞：電力機車;平穩(wěn)性控制;操作優(yōu)化

中圖分類號：U216.3 ????文獻標識碼：A

1電力機車操作存在的安全隱患

1.1作業(yè)復(fù)雜化

（1）列車運行監(jiān)控裝置（簡稱LKJ）的操作變化。由于擔當?shù)慕宦贰C車所屬局段的不同，機車乘務(wù)員就需要輸入不同的LKJ參數(shù)，以便調(diào)取不同的列車運行控制數(shù)據(jù)，相應(yīng)的控制模式也就發(fā)生變化，機車乘務(wù)員的操縱方法也就需要調(diào)整，從而加大機車乘務(wù)員作業(yè)負擔，進一步威脅作業(yè)安全性。（2）機車故障處理與非正常行車變化。機車在運用過程中不可避免的會發(fā)生故障，然而不同的車型其故障現(xiàn)象也不盡相同，要求處理的故障方法也沒辦法統(tǒng)一，發(fā)生非正常行車問題的所屬局段對其處理的要求不同，各個車站值班員、列車調(diào)度員的應(yīng)急處置方法不同，這就要求機車乘務(wù)員具備一定的排除故障和處理非正常行車的能力，并根據(jù)實際具體問題加以區(qū)別。

1.2機車乘務(wù)員配班問題

面對改革調(diào)圖新任務(wù)，現(xiàn)在一部分乘務(wù)工時短的短交路采用標準班值乘，在這樣的新職司機比重不斷加大的情況下，乘務(wù)工作不可避免的出現(xiàn)雙新人員的雙司機值乘或新職司機帶學習司機的標準班，新職司機畢竟行車經(jīng)驗比較缺乏，業(yè)務(wù)水平參差不齊，應(yīng)急處理能力缺乏，從而給行車安全帶來了隱患。

2電力機車平穩(wěn)性控制的策略

2.1既有交流傳動電力機車平穩(wěn)性的控制

2.1.1恒轉(zhuǎn)矩模式

在低速段，采用較小的加/減載率，盡量避免沖動;在中高速段，采用較大的加/減載率，使機車牽引力快速達到設(shè)定力矩。電制工況，電制力的加/減載率為一個恒定值，使列車平穩(wěn)提速/減速。同時，由于這種模式包括牽引工況和電制動工況，其手柄級位對應(yīng)設(shè)定目標轉(zhuǎn)矩。恒轉(zhuǎn)矩牽引模式一般在爬坡時用到，要求列車短時間發(fā)揮較大牽引力，所以恒轉(zhuǎn)矩牽引模式的加載率較為固定。

2.1.2準恒速模式

這種模式只是對于牽引工況而言，而電制動工況則屬于恒轉(zhuǎn)矩控制，手柄級位對應(yīng)設(shè)定目標速度。在不同的速度段，采用不同的加減載斜率。在機車起動加速過程中，采用較小的加減載率，使速度平穩(wěn)變化;低速段，采用較大的加減載率，使機車速度能夠快速達到設(shè)定速度;中速段，加減載率減小，使機車速度平穩(wěn)變化;高速段，采用較小加減載率，避免機車超速。

2.1.3牽引與電制切換過程

牽引、電制動工況切換的時間段為一個簡短的時間，保持較低的牽引力減載率和電制力的加載率。

2.2平穩(wěn)性控制策略

既有交流傳動電力機車牽引/電制力變化控制策略經(jīng)過不斷地試驗，目前已經(jīng)基本滿足運用需求，但是仍存在列車進入不同速度段時，加減載率的突變可能導(dǎo)致列車的縱向沖動，本文在既有的平穩(wěn)性控制策略基礎(chǔ)上，提出以下優(yōu)化方案：

2.2.1準恒速模式

在不同的速度段，采用不同的加減載斜率的基礎(chǔ)上，將低速和高速階段加減載率的變化從階躍式改為平穩(wěn)過渡式，避免由于加減載率的突變導(dǎo)致列車縱向沖動。

2.2.2恒轉(zhuǎn)矩模式

在恒轉(zhuǎn)矩模式下，手柄級位對應(yīng)設(shè)定目標力矩。將設(shè)定力矩與實際力矩的差值定義為△F，列車加減載率K隨著△F變化。

3電力機車的操作策略

在電力機車操作當中，司機的操縱習慣會影響列車的平穩(wěn)性，主要針對司機的兩種操縱習慣進行研究：一種為牽引手柄短時間內(nèi)平穩(wěn)過渡到目標級位;另一種為牽引手柄階段性過渡到目標級位，即先過渡到較低級位，待列車速度/牽引力達到該級位，再次過渡到下一級位，直到目標級位。針對司機的兩種不同操作模式，對既有的平穩(wěn)性控制策略進行以下補充：

3.1準恒速模式

在電力機車操作當中，如果司機把牽引手柄階段性過渡到目標級位時，增加如下策略：設(shè)定速度與實際速度之差△V>15km/h時，列車應(yīng)進行加減載率的控制;設(shè)定速度與實際速度之差△V≤15km/h時，列車應(yīng)在準恒速模式的基礎(chǔ)上，加減載率應(yīng)平穩(wěn)增加或者減少，自動調(diào)節(jié)，平穩(wěn)、快速地達到設(shè)定速度。

3.2恒轉(zhuǎn)矩模式

在這種模式下，設(shè)定力矩與實際力矩的差越大，加減載率越大，所以，如果要兼顧平穩(wěn)性，建議司機操縱時采用將牽引手柄階段性過渡到目標級位。

4結(jié)語

綜上所述，加強平穩(wěn)性與操作方面的研究，對電力機車運行有重要幫助。本文僅提出了一種策略，其中的加減載率、速度等具體參數(shù)并未完善，不同車型具體參數(shù)可能存在較大差異，所以需要在試驗驗證和運用過程中不斷校核和優(yōu)化，以確定最優(yōu)的參數(shù)，對控制策略進行優(yōu)化。

參考文獻

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