一种齿轨列车入齿作业控制方法与流程

1.本发明涉及轨道交通领域，特别是一种齿轨列车入齿作业控制方法。


背景技术：

2.齿轨交通是一种适用于山区中短距离、中小客流量运输的轨道交通系统。相比于传统的铁路交通制式，其显著的特征是在轨道中间铺设有一条与钢轨平行的齿条，同时在转向架上安装有相对应的驱动齿轮。列车在缓坡路段行驶时，依靠钢轮与钢轨间的粘着力驱动；当列车行驶到大坡度线路上时，齿轮与齿条啮合提供驱动力，可以克服钢轮与钢轨间粘着力不足的问题。齿轨交通凭借爬坡能力强这一显著特点，特别适用于山地旅游交通，具有广阔的应用及发展前景。
3.由于列车在轮轨段依靠钢轮钢轨粘着力驱动，轨道中间无齿条；而列车在齿轨段则需依靠驱动齿轮与齿条啮合，以提供更大的驱动力。为了使列车在轮轨段与齿轨段的交界处，能够平滑、顺畅地过渡，在交界处的轨道上通常会安装轮轨-齿轨过渡装置。
4.目前国内的齿轨交通采用了三段缓冲式过渡装置，如授权公告号为cn 208072101u的实用新型专利，其结构如图1所示。自轮轨段到齿轨段，分别由线速度同步区2、啮合校正区3、齿轨啮合区4三部分组成。列车在线速度同步区2通过驱动齿轮与斜面之间的摩擦力，使驱动齿轮加速旋转并使其轮周线速度与列车运行速度尽量保持一致，以降低后续过程中的冲击；啮合校正区3主要是在驱动齿轮与该段齿条发生顶齿现象时，可对其进行校正并迅速进入啮合状态；齿轨啮合区4是确保驱动齿轮与齿条之间实现正常啮合，可顺利驶入齿轨地段。
5.在试验验证过程中，列车保持匀速行驶而不对驱动齿轮加以控制，该型过渡装置可基本满足列车以5km/h速度通过。当运行速度进一步增大时，会因冲击增大而出现损伤零部件、顶齿，甚至无法顺利啮合的现象。
6.因此，如何对齿轨列车的运行状态进行控制，保证列车以一定速度从轮轨段1平滑、顺畅地驶入齿轨段5，并实现驱动齿轮与齿条的准确啮合，是该领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于：针对现有技术存在的当运行速度较快时，齿轨列车通过过渡装置时，会因冲击增大而出现损伤零部件、顶齿，甚至无法顺利啮合的问题，提供一种齿轨列车入齿作业控制方法。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
9.一种齿轨列车入齿作业控制方法，包括以下步骤：
10.步骤a：列车由轮轨段向齿轨段运行，车头应答器天线经过信标1时，列车开始制动并减速度至预设的通过速度v
通过
，
11.步骤b：列车全部的驱动齿轮开始旋转，并控制驱动齿轮的分度圆旋转线速度等于
列车运行速度，
12.步骤c：车头应答器天线经过信标2时，最靠近车头的第一台齿轨转向架驱动齿轮位于位置x，切除最靠近车头的第一台齿轨转向架驱动齿轮的动力，使其处于自由旋转状态，
13.列控系统通过采集列车运行速度与运行时间，计算推断各转向架位置，当第二台齿轨转向架位于位置x时，切断第二台齿轨转向架驱动齿轮的动力，并以此类推，切断各齿轨转向架驱动齿轮的动力，
14.步骤d：列车依靠粘着转向架的轮轨牵引力驱动，以恒定的运行速度v
通过
通过过渡装置，
15.步骤e：车头应答器天线经过信标3时，列车所有齿轨转向架完全通过过渡装置并完成入齿，列控系统将列车驱动模式调至齿轨模式，粘着转向架动力切除，齿轨转向架提供牵引动力。
16.作为本发明的优选方案，所述步骤a和所述步骤b能够同时进行。
17.作为本发明的优选方案，所述信标2与所述过渡装置之间的距离为l2，若t
反应
《s0/v
通过
，则l2≥0；反之，则l2＞t
反应
×v通过-s0，其中t
反应
为列车通过信标2到切除第一台齿轨转向架动力所需的反应时间，s0为第一台齿轨转向架距列车车头天线的距离。
18.作为本发明的优选方案，所述信标1与所述信标2之间的距离为l1，l1≥列车从轮轨段运行速度减速到v
通过
所需的制动距离。
19.作为本发明的优选方案，所述信标3与所述过渡装置之间的距离为l3，l3≥车头天线至最后一台齿轨转向架距离。
20.作为本发明的优选方案，所述v
通过
的取值范围为5～15km/h。
21.本发明还公开了一种齿轨列车入齿作业控制装置，包括信标1、信标2、信标3和列控系统，所述列控系统包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，所述指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行任一所述的分析方法。
22.本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一所述齿轨列车入齿作业控制方法的步骤。
23.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
24.1、本发明针对齿轨列车在通过轮轨-齿轨过渡装置时，为减小冲击，实现平顺运行，提供了一种齿轨列车入齿作业控制方法。该方法在列车通过轮轨-齿轨过渡装置时，对列车速度、驱动力等进行控制，能够减小驱动齿轮与过渡装置的冲击，保证列车运行平顺。
25.2、本发明有助于齿轨列车通过三段缓冲式过渡装置实现驱动齿轮与齿条平顺啮合。
26.3、本发明可有效提高齿轨列车通过三段缓冲式过渡装置的速度。
附图说明
27.图1是本发明所述的三段缓冲式过渡装置的结构示意图。
28.图2是本发明所述的齿轨列车入齿作业控制方法的流程图。
29.图3是本发明所述的齿轨列车入齿作业控制方法中各步骤实施位置示意图。
30.图标：1-轮轨段，2-线速度同步区，3-啮合校正区，4-齿轨啮合区，5-齿轨段。
具体实施方式
31.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.在试验验证过程中，列车保持匀速行驶而不对驱动齿轮加以控制，三段缓冲式过渡装置可基本满足列车以5km/h速度通过。当运行速度进一步增大时，会因冲击增大而出现损伤零部件、顶齿，甚至无法顺利啮合的现象。
34.究其原因，是列车在入齿之初，驱动齿轮并未旋转。随着列车运行速度的增加，驱动齿轮与过渡装置的相对线速度也相应地增加。而列车在通过过渡装置的线速度同步区后，驱动齿轮的线速度与列车运行速度仍有较大差距，这直接引起驱动齿轮与过渡装置之间的冲击增大，最终导致入齿失败。
35.为避免因冲击过大而导致入齿失败或使过渡装置受损，需在通过轮轨-齿轨过渡装置进入齿轨段时，对列车运行速度及驱动齿轮的运行状态进行调控。而国内目前尚未针对齿轨列车在通过轮轨-齿轨过渡装置时的控制方法展开研究。
36.为此，本发明针对齿轨列车在通过轮轨-齿轨过渡装置时，为减小冲击，实现平顺运行，提供了一种新的齿轨列车入齿作业控制方法。该方法在列车通过轮轨-齿轨过渡装置时，对列车速度、驱动力等进行控制，减小驱动齿轮与过渡装置的冲击，保证列车运行平顺。
37.实施例1
38.结合图2与图3，齿轨列车在进行入齿作业时，列车的状态控制主要可分为5个步骤。
39.当列车由轮轨段向齿轨段运行，车头到达位置1(车头应答器天线经过信标1)时，列车开始制动并减速度至预设的通过速度v
通过
，一般为5～15km/h(步骤a)；同时，全部的驱动齿轮开始旋转，并控制其分度圆旋转线速度等于列车运行速度(步骤b)。
40.当列车车头到达位置2(车头应答器天线经过信标2)时，切除最靠近车头的第一台齿轨转向架(此时第一台齿轨转向架位于位置x)驱动齿轮的动力，使其处于自由旋转状态；列控系统通过采集列车运行速度与运行时间，计算推断各转向架位置，当第二台齿轨转向架位于位置x时，切断第二台齿轨转向架驱动齿轮的动力。并以此类推，切断各齿轨转向架驱动齿轮的动力(步骤c)。
41.列车依靠粘着转向架的轮轨牵引力驱动，以恒定的运行速度v
通过
通过过渡装置(步骤d)。
42.当列车车头到达位置3(车头应答器天线经过信标3)时，列车所有齿轨转向架完全通过过渡装置并完成入齿。此时，列控系统将列车驱动模式调至齿轨模式，粘着转向架动力切除，齿轨转向架提供牵引动力(步骤e)。
43.如图3所示，信标安装位置：
44.信标1与信标2之间的距离为l1，l1≥列车从原轮轨段运行速度减速到v
通过
所需的制动距离。
45.信标2与过渡装置之间的距离为l2，若t
反应
＜s0/v
通过
，l2可以尽量小；反之，l2＞t
反应
×v通过-s0，其中t
反应
为列车通过信标2到切除第一台齿轨转向架动力所需的反应时间，s0为第一台齿轨转向架距列车车头天线的距离。
46.信标3与过渡装置之间的距离为l3，l3≥车头天线至最后一台齿轨转向架距离即可。
47.本发明在进入过渡装置之前，全部的驱动齿轮开始旋转，并控制其分度圆旋转线速度等于列车运行速度，且切断了各齿轨转向架驱动齿轮的动力，因此，能够大大减少驱动齿轮与过渡装置之间的冲击，提高入齿成功率。且通过列控系统对列车运行速度进行控制，进一步保证了入齿的平稳性。最后，本发明可以直接通过列控系统进行自动化控制，通过列控系统对列车速度、驱动力等进行控制，大大提升了入齿的科学性、稳定性，安全性。
48.实施例2
49.本发明还公开了一种齿轨列车入齿作业控制装置，包括信标1、信标2、信标3和列控系统，所述列控系统包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，所述指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行实施例1所述的分析方法。
50.实施例3
51.本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述齿轨列车入齿作业控制方法的步骤。
52.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种齿轨列车入齿作业控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：列车由轮轨段向齿轨段运行，车头应答器天线经过信标1时，列车开始制动并减速度至预设的通过速度v
通过
，步骤b：列车全部的驱动齿轮开始旋转，并控制驱动齿轮的分度圆旋转线速度等于列车运行速度，步骤c：车头应答器天线经过信标2时，最靠近车头的第一台齿轨转向架驱动齿轮位于位置x，切除最靠近车头的第一台齿轨转向架驱动齿轮的动力，使其处于自由旋转状态，列控系统通过采集列车运行速度与运行时间，计算推断各转向架位置，当第二台齿轨转向架位于位置x时，切断第二台齿轨转向架驱动齿轮的动力，并以此类推，切断各齿轨转向架驱动齿轮的动力，步骤d：列车依靠粘着转向架的轮轨牵引力驱动，以恒定的运行速度v
通过
通过过渡装置，步骤e：车头应答器天线经过信标3时，列车所有齿轨转向架完全通过过渡装置并完成入齿，列控系统将列车驱动模式调至齿轨模式，粘着转向架动力切除，齿轨转向架提供牵引动力。2.根据权利要求1所述的一种齿轨列车入齿作业控制方法，其特征在于，所述步骤a和所述步骤b能够同时进行。3.根据权利要求1所述的一种齿轨列车入齿作业控制方法，其特征在于，所述信标2与所述过渡装置之间的距离为l2，若t
反应
<s0/v
通过
，则l2≥0；反之，则l2＞t
反应
×v通过-s0，其中t
反应
为列车通过信标2到切除第一台齿轨转向架动力所需的反应时间，s0为第一台齿轨转向架距列车车头天线的距离。4.根据权利要求3所述的一种齿轨列车入齿作业控制方法，其特征在于，所述信标1与所述信标2之间的距离为l1，l1≥列车从轮轨段运行速度减速到v
通过
所需的制动距离。5.根据权利要求3所述的一种齿轨列车入齿作业控制方法，其特征在于，所述信标3与所述过渡装置之间的距离为l3，l3≥车头天线至最后一台齿轨转向架距离。6.根据权利要求1-5任一所述的一种齿轨列车入齿作业控制方法，其特征在于，所述v
通过
的取值范围为5～15km/h。7.一种齿轨列车入齿作业控制装置，其特征在于，包括信标1、信标2、信标3和列控系统，所述列控系统包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，所述指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如权利要求1-6任一所述的分析方法。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一所述齿轨列车入齿作业控制方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种齿轨列车入齿作业控制方法，包括列车由轮轨段向齿轨段运行，车头应答器天线经过信标1时，列车开始制动并减速度至预设的通过速度V


技术研发人员：魏德豪 王梓丞 杨阳 徐银光 张茂帆 吴柯江 钱科元 吴晓 沈健 高柏松 鄢红英
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/20