电力机车平稳性控制和操作优化策略研究

初国

摘要：随着我国电力机车的广泛应用，对于机车平稳性與操作方面的研究也在加强。通常情况下，电力机车在线路上运行时，其纵向作用力始终处于一个动态变化的过程。一般情况下，纵向作用力的变化是比较平缓的，但当列车受到其他因素的诱导时，该变化可能会变得比较激烈，即引起纵向冲动。因此，控制其平稳性，优化相关操作就显得极为重要。

关键词：电力机车;平稳性控制;操作优化

中图分类号：U216.3     文献标识码：A

1电力机车操作存在的安全隐患

1.1作业复杂化

（1）列车运行监控装置（简称LKJ）的操作变化。由于担当的交路、机车所属局段的不同，机车乘务员就需要输入不同的LKJ参数，以便调取不同的列车运行控制数据，相应的控制模式也就发生变化，机车乘务员的操纵方法也就需要调整，从而加大机车乘务员作业负担，进一步威胁作业安全性。（2）机车故障处理与非正常行车变化。机车在运用过程中不可避免的会发生故障，然而不同的车型其故障现象也不尽相同，要求处理的故障方法也没办法统一，发生非正常行车问题的所属局段对其处理的要求不同，各个车站值班员、列车调度员的应急处置方法不同，这就要求机车乘务员具备一定的排除故障和处理非正常行车的能力，并根据实际具体问题加以区别。

1.2机车乘务员配班问题

面对改革调图新任务，现在一部分乘务工时短的短交路采用标准班值乘，在这样的新职司机比重不断加大的情况下，乘务工作不可避免的出现双新人员的双司机值乘或新职司机带学习司机的标准班，新职司机毕竟行车经验比较缺乏，业务水平参差不齐，应急处理能力缺乏，从而给行车安全带来了隐患。

2电力机车平稳性控制的策略

2.1既有交流传动电力机车平稳性的控制

2.1.1恒转矩模式

在低速段，采用较小的加/减载率，尽量避免冲动;在中高速段，采用较大的加/减载率，使机车牵引力快速达到设定力矩。电制工况，电制力的加/减载率为一个恒定值，使列车平稳提速/减速。同时，由于这种模式包括牵引工况和电制动工况，其手柄级位对应设定目标转矩。恒转矩牵引模式一般在爬坡时用到，要求列车短时间发挥较大牵引力，所以恒转矩牵引模式的加载率较为固定。

2.1.2准恒速模式

这种模式只是对于牵引工况而言，而电制动工况则属于恒转矩控制，手柄级位对应设定目标速度。在不同的速度段，采用不同的加减载斜率。在机车起动加速过程中，采用较小的加减载率，使速度平稳变化;低速段，采用较大的加减载率，使机车速度能够快速达到设定速度;中速段，加减载率减小，使机车速度平稳变化;高速段，采用较小加减载率，避免机车超速。

2.1.3牵引与电制切换过程

牵引、电制动工况切换的时间段为一个简短的时间，保持较低的牵引力减载率和电制力的加载率。

2.2平稳性控制策略

既有交流传动电力机车牵引/电制力变化控制策略经过不断地试验，目前已经基本满足运用需求，但是仍存在列车进入不同速度段时，加减载率的突变可能导致列车的纵向冲动，本文在既有的平稳性控制策略基础上，提出以下优化方案：

2.2.1准恒速模式

在不同的速度段，采用不同的加减载斜率的基础上，将低速和高速阶段加减载率的变化从阶跃式改为平稳过渡式，避免由于加减载率的突变导致列车纵向冲动。

2.2.2恒转矩模式

在恒转矩模式下，手柄级位对应设定目标力矩。将设定力矩与实际力矩的差值定义为△F，列车加减载率K随着△F变化。

3电力机车的操作策略

在电力机车操作当中，司机的操纵习惯会影响列车的平稳性，主要针对司机的两种操纵习惯进行研究：一种为牵引手柄短时间内平稳过渡到目标级位;另一种为牵引手柄阶段性过渡到目标级位，即先过渡到较低级位，待列车速度/牵引力达到该级位，再次过渡到下一级位，直到目标级位。针对司机的两种不同操作模式，对既有的平稳性控制策略进行以下补充：

3.1准恒速模式

在电力机车操作当中，如果司机把牵引手柄阶段性过渡到目标级位时，增加如下策略：设定速度与实际速度之差△V>15km/h时，列车应进行加减载率的控制;设定速度与实际速度之差△V≤15km/h时，列车应在准恒速模式的基础上，加减载率应平稳增加或者减少，自动调节，平稳、快速地达到设定速度。

3.2恒转矩模式

在这种模式下，设定力矩与实际力矩的差越大，加减载率越大，所以，如果要兼顾平稳性，建议司机操纵时采用将牵引手柄阶段性过渡到目标级位。

4结语

综上所述，加强平稳性与操作方面的研究，对电力机车运行有重要帮助。本文仅提出了一种策略，其中的加减载率、速度等具体参数并未完善，不同车型具体参数可能存在较大差异，所以需要在试验验证和运用过程中不断校核和优化，以确定最优的参数，对控制策略进行优化。

参考文献

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