1.一种高速列车制动力优化分配方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.列车制动力的计算;
S2.电‑空制动力的分配策略;
S3.空气制动力的优化分配设计;所述步骤S3中空气制动力的优化分配设计具体包括以下步骤:
T1.建立粘着利用率等效表达式:机车粘着概念中粘着利用率表达式为: 其中 由上式可得粘着利用率的等效表达式为:
式中:μ为可用的粘着系数,μL为利用的粘着系数,F为利用的粘着力,Fmax为轮轨间能产生的最大粘着力,P为垂向静重荷;
T2.建立优化目标函数
2
根据空气制动力的分配要求,要使粘着利用率η最大,等价于(1‑η)最小;根据步骤T1中η的表达式,4辆车的空气制动力分配的构造目标函数如下:式中:F1,F2,F3,F4为各车分配的空气制动力;C1,C2,C3,C4为权重系数且0<Ci<1,i为1,
2,3,4;μ1,μ2,μ3,μ4为各车可用的粘着系数;P1,P2,P3,P4为各车垂向静重荷;
T3.建立优化约束条件
列车制动力的发挥依赖于轮轨间的粘着力,为减少列车制动过程中出现打滑情况,施加在各车上的制动力应保留裕量,所以取约束条件为:式中:ρi为裕量系数(0<ρi<1);F1,F2,F3,F4为各车分配的空气制动力,F为分配的空气制动力之和;
T4.对步骤T2、T3建立的优化目标函数及约束条件,其中令:其中,μ1P1,μ2P2,μ3P3,μ4P4为各车当前所能提供的最大粘着力,则步骤T2、T3建立的优化目标函数及约束条件可转化为:
2.根据权利要求1所述高速列车制动力优化分配方法,其特征在于,所述步骤S1包括列车的目标制动力计算、电制动力计算、运行阻力计算和需要补充的空气制动力计算。
3.根据权利要求1所述高速列车制动力优化分配方法,其特征在于,所述步骤S2分配策略为优先使用电制动控制,当电制动无法满足制动需求时再补充空气制动。
4.根据权利要求3所述高速列车制动力优化分配方法,其特征在于,所述步骤T4采用二次规划求解方法,寻找满足二次规划条件的最优分配参数Z1,Z2,Z3,Z4。
5.根据权利要求4所述高速列车制动力优化分配方法,其特征在于,各车最优分配的空气制动力F1,F2,F3,F4计算表达式为:
6.根据权利要求1~5任意一项所述高速列车制动力优化分配方法,其特征在于,流程如下:
D1.当列车实施制动时,根据制动需求分别计算列车的目标制动力FM、电制力4FD、运行阻力FZ和所要提供的制动力FC;
D2.当FC>4FD,即电制动力无法满足制动需求,则计算需补充的空气制动力FK=FC‑4FD;
若FC≤4FD,电制动力即可满足制动要求,无需补充空气制动力,则FK=0;
D3.当需要补充空气制动力即FK>0,优先以4辆拖车分配空气制动力FK,即根据二次规划模型,求得最优分配参数Z1,Z2,Z3,Z4,计算得各拖车分配的空气制动力:FT1,FT2,FT3,FT4,并计算拖车分配的总空气制动力FT:FT=FT1+FT2+FT3+FT4;
D4.当FK>FT,则计算动车所要施加的空气制动力FTD=FK‑FT,以步骤T1~3中相同计算方法分配FTD,即可得各动车分配的空气制动力FTD1,FTD2,FTD3,FTD4;若FK=FT,即无需补充动车空气制动力,则FTD=0。