低地板有轨电车列车载重计算方案介绍

1 绪论

本文主要介绍基于庞巴迪产品系列FLEXITY2低地板有轨电车国产化时后列车载重重量计算方案, 用于低地板有轨电车的牵引制动力分配控制。由于庞巴迪原型车的列车网络系统和列车牵引系统都属于庞巴迪公司产品, 在技术引进时, 庞巴迪公司未将详细的列车牵引制动控制方案提交, 而此系列低地板列车没有车辆载重传感器继而无法获得列车重量, 在技术国产化时, 列车的牵引制动控制必须依据列车的AW2状态的试验结果进行控制, , 进而列车的牵引制动力分配不能根据列车的实时重量进行有效分配导致列车在AW时时常发生滑行现象, 针对以上现象本文提出了测量列车载重的一个可行方案, 可以有效地测量列车重量进而减少了列车在AW0工况下的频繁滑行现象, 并实现了列车的安全、可靠以及舒适的启停车控制。

2 详细方案

通过列车网络收集列车状态, 列车网络判断满足计算列车重量条件后, 列车网络将要求牵引系统短暂锁住施加在列车上的牵引力, 并反馈相关结果到列车网络系统, 列车网络系统根据参数进行列车重量的计算。

本文针对的低地板有轨电车有两种编组形式, 包括五个模块组成和三个模块组成, 本文设计方案使用此两种车型, 但本文主要针对三模块车型进行介绍, 三模块低地板有轨电车有两个转向机, 每个转向机上的两个轴都具有牵引系统, 即轴控系统, 列车概况图如下图:

三模块列车重量如下:

本设计方案中计算的列车载重是为了用于列车牵引制动力分配, 牵引制动力分配方式简要概述就是按照列车实际重量与AW2重量进行线性比例进行分配, 以尽可能的减少列车在AW0工况状态下使用了AW2工况下已经预设置好的牵引制动力值从而造成不必要的滑行问题。

由于列车的无载重相关的传感器, 所以只能通过牛顿第二定律进行计算, 为了避免计算上的误差造成计算列车重量低于正常列车的重量, 故本方案不考虑列车的阻力, 这样可以避免列车重量计算过轻导致制动力值过小, 从而可以避免列车牵引制动性能不达标问题。

根据牛顿第二定律:

如果可知列车的施加的牵引力以及加速度即可求得列车质量。其中F为列车上的合力, 即牵引施加的牵引力 (F1) 和列车受到的阻力 (R) (列车阻力忽略) :

由于牵引系统施加的牵引力会随着各种工况而变动, 所以需要对牵引系统施加的牵引力尽可能的锁定在某一定值, 并得到这一过程中的加速度, 进而算出车辆载重。本方案就是基于以上原来, 通过调节过程中的各个参数实现列车载重计算。

列车网络系统 (TCMS) 与牵引系统之间通过MVB总线进行数据交换, 列车网络系统 (TCMS) 首先采集列车车门状态, 当列车检测到有关门指令后, 当列车检测到列车已经启动并且列车速度大于5KM/H (参数可调) 时, 列车网络发送锁住列车牵引力信号到牵引系统, 牵引系统受到此信号时将每个牵引系统的力值锁定200m (参数可调) , 同时牵引系统将没根轴上施加的牵引力值和加速度值发给列车网络系统, 列车网络系统在锁定力的第200ms时通过四个牵引系统的力值和加速度进行计算列车重量W。

当以上计算出的列车重量W后, 将W与列车的AW0重量和列车的AW3重量进行比较, 当W处于AW0和AW3之间就取列车重量为W, 当计算出的列车重量W小于AW2时, 则取AW2为列车的重量, 当W大于AW3时则取AW3作为列车的重量, 此重量用于列车的牵引制动力的分配, 可以很好的减少列车在AW0状态下制动时的滑行状况。

3 试验数据

在列车网络系统中预设值列车重量为AW3重量 (带转动惯量) , 通过列车牵引状态可以计算出列车的实际重量, 其中一组计算结果如下:

4 结论

目前本方案在三模块低地板列车上已正式实施, 并在进行试验验证, 通过列车的试验的多组数据可以得到以上方案可行, 计算车辆载重比较接近列车的实际重量, 但是比列车AW0工况下重, 满足载重计算结果预期。

如果没有列车载重信号, 列车的牵引制动力最大值是按照AW2状态下设置好的, 这样如果列车处于AW0工况时, 如果列车制动将会施加AW2工况下的力值, 这样列车容易出现滑行状态, 对列车轮对造成磨损, 如果采用以上方案进行列车载重重量计算, 计算后的重量可以用于列车牵引制动力分配, 这样可以大大减少列车在AW0状态下的滑行现象, 减少列车轮对的损坏。

摘要：本文主要介绍基于庞巴迪产品系列FLEXITY2低地板有轨电车国产化时后列车载重重量计算方案。

关键词：有轨电车,列车网络,列车载重,滑行