受电弓主动控制方法和装置与流程
受电弓主动控制方法和装置与流程
受电弓是动车组获取电能的关键设备，其控制技术直接影响高铁的安全运行。本文介绍了一种创新的受电弓主动控制方法和装置，通过实时监测和智能调节，实现了对受电弓的精准控制，有效提升了高铁的运行性能和安全性。
本发明涉及机车受电弓，尤其涉及一种受电弓主动控制方法和装置。
背景技术：
1、高速受电弓是动车组获取电能的关键设备，其技术是高速动车组十大关键技术之一，其性能优劣已成为制约动车组高速安全运行的主要瓶颈之一。铁路在高速受电弓控制技术上主要是通过在受电弓气路中增加调节气压的装置实现对受电弓的主动控制，在实际线路上通过试验确定受电弓控制优化曲线。近年来在多条高铁综合试验过程中也采用主动控制策略对受电弓的受流特性进行调整，但是由于不同类型受电弓控制方案互不相同，而且对不同线路下受电弓控制策略也不一样，随着高速铁路的大面积开通运营，动车组的供电安全直接影响着高铁的正常运行秩序。
2、在弓网关系改善以及提升弓网受流质量方面，主动控制受电弓较被动式受电弓调节的效果好、难度小，因此研究主动控制受电弓的主动控制技术方案是受电弓研制的重要部分。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提一种受电弓主动控制方法和装置，以解决上述提及的至少一个问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下方案：
3、根据本发明的第一方面，提供一种受电弓主动控制方法，所述方法包括：通过列车网络接口获取列车实时运行参数；基于所述实时运行参数及配置信息匹配相应的受电弓控制曲线；根据列车当前速度和匹配的所述受电弓控制曲线，确定气囊的目标压力；接收气压传感器持续监测的气囊内实际压力；比较所述实际压力与所述目标压力；响应于所述实际压力小于所述目标压力，控制增压电磁阀开始动作，增加气囊内的压力，当所述气压传感器检测到气囊压力达到目标压力时，控制所述增压电磁阀停止动作；响应于所述实际压力大于所述目标压力，控制减压电磁阀开始动作，减小气囊内的压力，当所述气压传感器检测到气囊压力达到目标压力时，控制所述减压电磁阀停止动作；响应于所述实际压力等于所述目标压力，保持当前状态，继续监测。
4、作为本发明的一个实施例，上述方法还包括：获取弓网接触力传感器实时检测的实际接触力数据；根据所述实际接触力数据微调气囊压力以进一步优化弓网接触力。
5、作为本发明的一个实施例，上述方法中根据所述实际接触力数据微调气囊压力以进一步优化弓网接触力包括：将所述实际接触力数据进行滤波处理；基于滤波处理后的所述实际接触力数据获得设定时间窗口内的平均接触力和标准差；将所述平均接触力与目标接触力进行比较，计算误差值；基于所述平均接触力、标准差和误差值使用pid控制算法来微调气囊压力。
6、作为本发明的一个实施例，上述方法中基于所述平均接触力、标准差和误差值使用pid控制算法来微调气囊压力包括：根据所述误差值进行比例项计算调整得到气囊压力的比例项调节结果；根据所述误差值进行积分项计算调整得到气囊压力的积分项调节结果；根据所述平均接触力进行微分项计算调整得到气囊压力的微分项调节结果；根据所述标准差进行稳定性补偿项计算调整得到气囊压力的稳定性补偿项调节结果；合并所述比例项调节结果、积分项调节结果、微分项调节结果及稳定性补偿项调节结果，并利用合并结果来微调气囊压力。
7、作为本发明的一个实施例，上述方法中基于所述平均接触力、标准差和误差值使用pid控制算法来微调气囊压力还包括：根据所述标准差动态调整所述pid控制算法的参数，当所述标准差大于第一预设阈值时，增大微分系数以提高系统响应速度，当所述标准差小于第二预设阈值时，增大积分系数以提高系统稳定性。
8、作为本发明的一个实施例，上述方法中比较所述实际压力与所述目标压力之前，还包括：检测自动降弓装置的状态信息，所述状态信息包括正常待机、激活、故障、禁用、复位中；响应于所述状态信息为正常待机，则比较所述实际压力与所述目标压力；响应于所述状态信息为激活、故障、禁用或复位中，则进行相应处理后向列车网络控制系统报告紧急情况并等待人工干预。
9、根据本发明的第二方面，提供一种受电弓主动控制装置，所述装置包括：参数获取单元，用于通过列车网络接口获取列车实时运行参数；曲线匹配单元，用于基于所述实时运行参数及配置信息匹配相应的受电弓控制曲线；目标压力确定单元，用于根据列车当前速度和匹配的所述受电弓控制曲线，确定气囊的目标压力；实际压力接收单元，用于接收气压传感器持续监测的气囊内实际压力；压力比较单元，用于比较所述实际压力与所述目标压力；压力控制单元，用于响应于所述实际压力小于所述目标压力，控制增压电磁阀开始动作，增加气囊内的压力，当所述气压传感器检测到气囊压力达到目标压力时，控制所述增压电磁阀停止动作；响应于所述实际压力大于所述目标压力，控制减压电磁阀开始动作，减小气囊内的压力，当所述气压传感器检测到气囊压力达到目标压力时，控制所述减压电磁阀停止动作；响应于所述实际压力等于所述目标压力，保持当前状态，继续监测。
10、作为本发明的一个实施例，上述装置还包括：接触力获取单元，用于获取弓网接触力传感器实时检测的实际接触力数据；微调单元，用于根据所述实际接触力数据微调气囊压力以进一步优化弓网接触力。
11、作为本发明的一个实施例，上述微调单元包括：滤波模块，用于将所述实际接触力数据进行滤波处理；接触参数获取模块，用于基于滤波处理后的所述实际接触力数据获得设定时间窗口内的平均接触力和标准差；误差计算模块，用于将所述平均接触力与目标接触力进行比较，计算误差值；压力微调模块，用于基于所述平均接触力、标准差和误差值使用pid控制算法来微调气囊压力。
12、作为本发明的一个实施例，上述压力微调模块具体用于：根据所述误差值进行比例项计算调整得到气囊压力的比例项调节结果；根据所述误差值进行积分项计算调整得到气囊压力的积分项调节结果；根据所述平均接触力进行微分项计算调整得到气囊压力的微分项调节结果；根据所述标准差进行稳定性补偿项计算调整得到气囊压力的稳定性补偿项调节结果；合并所述比例项调节结果、积分项调节结果、微分项调节结果及稳定性补偿项调节结果，并利用合并结果来微调气囊压力。
13、作为本发明的一个实施例，上述压力微调模块还用于：根据所述标准差动态调整所述pid控制算法的参数，当所述标准差大于第一预设阈值时，增大微分系数以提高系统响应速度，当所述标准差小于第二预设阈值时，增大积分系数以提高系统稳定性。
14、作为本发明的一个实施例，上述装置还包括：状态检测单元，用于检测自动降弓装置的状态信息，所述状态信息包括正常待机、激活、故障、禁用、复位中；所述压力比较单元用于响应于所述状态信息为正常待机，比较所述实际压力与所述目标压力；处理单元，用于响应于所述状态信息为激活、故障、禁用或复位中，则进行相应处理后向列车网络控制系统报告紧急情况并等待人工干预。
15、根据本发明的第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
16、根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
17、根据本发明的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
18、由上述技术方案可知，本技术提供的受电弓主动控制方法和装置，将弓网接触力检测和受电弓控制器进行融合实现了高速受电弓闭环主动控制功能，可接入不同型号动车组网络系统，且本技术方案优化弓网主动控制器，提高了高速动车组的弓网受流性能，并在实际线路进行试验研究取得了良好效果，可以达到相关的设计及性能要求。