一种地铁检修作业车双变速箱永磁同步转速控制方法及系统与流程

本发明属于轨道交通工程车辆，尤其涉及一种地铁检修作业车双变速箱永磁同步转速控制方法及系统。

背景技术：

1、在轨道交通工程车辆领域，地铁接触网检修作业车是保障地铁供电系统安全运行的关键设备。传统的地铁检修作业车普遍采用柴油机作为动力源，并配合机械变速箱或液力变矩器进行动力传输。然而，这种传统动力系统在实际应用过程中存在以下显著缺陷：

2、首先，环境污染与噪音问题突出。由于地铁隧道及车辆段属于相对密闭的作业环境，柴油机在怠速或作业时产生的尾气（如氮氧化物、颗粒物等）极难快速排除，严重危害现场检修人员的身体健康。同时，柴油机运行时的高噪音也影响了作业指令的沟通，增加了安全隐患。

3、其次，换挡过程动力中断与冲击。传统柴油机动力的扭矩响应特性与变速箱换挡逻辑匹配困难。在车辆需要低速精准对位（如接触网检修平台对接）时，变速箱换挡往往伴随着动力中断和车速波动，导致作业车出现“顿挫感”，不仅影响检修精度，还会对传动系统造成机械冲击，降低车辆使用寿命。

4、最后，双动力系统同步控制困难。为了实现更好的牵引性能，部分高端作业车开始采用双发动机或双电机驱动。但在现有技术中，两套独立的动力系统之间缺乏高精度的实时同步控制机制。由于机械磨损、控制响应延迟等因素，容易导致两台电机或变速箱的输出转速不一致，进而引发扭力冲突、轮胎偏磨，甚至在重载作业时出现单动力系统过载的问题。

5、因此，亟需一种能够适应地铁密闭环境、实现无极调速且具备高精度双动力同步控制能力的新型转速控制方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种地铁检修作业车双变速箱永磁同步转速控制方法及系统。

2、有鉴于此，本发明提供一种地铁检修作业车双变速箱永磁同步转速控制方法，包括以下步骤：

3、采集整车信息，所述整车信息包括司控器档位信号、安全保护信号、变速箱一信息、变速箱二信息、电机一信息及电机二信息；所述司控器档位信号包括前进档位、后退档位、0位、1位、降位、升位及保持位；所述安全保护信号包括急停按钮状态、门禁信号信号、防瞌睡信号及驻坡信号；

4、基于所述司控器档位信号生成初始目标车速，并基于预设的车速限制条件对所述初始目标车速进行限制，生成限制后的目标车速；所述车速限制条件包括：当检测到电机通信故障或电机三级故障时，若当前目标车速大于故障限制车速c，则将目标车速限制为c，否则保持目标车速；然后判定是否急停按钮、门禁信号或防瞌睡信号有效，若是，则将目标车速限制为0；若否，则判定是否防瞌睡15s倒计时信号有效，若是，将目标车速限制为a；其中a、c表示预设车速参数，且满足0＜a＜c＜b，b表示最高设置车速；

5、将限制后的目标车速分别换算为电机一目标转速和电机二目标转速；

6、判断变速箱一与变速箱二的档位状态及安全信号：若两变速箱档位一致且两变速箱无换挡请求，则调用第一速率策略，输出电机一和电机二的上升率及下降率；若两变速箱档位不一致或有换挡请求，则分别针对电机一和电机二调用第二速率策略，输出对应的上升率及下降率；

7、实时比较电机目标转速与电机控制目标转速，通过动态追赶同步逻辑修正电机控制目标转速指令；

8、将最终生成的电机一目标转速指令和电机二目标转速指令发送至对应的电机控制器执行转速闭环控制。

9、进一步的，所述基于司控器档位信号生成初始目标车速，具体包括：

10、若检测到前进档位或后退档位，或当前为0位，则初始目标车速为0；

11、若当前为1位，则初始目标车速为参数a；

12、若当前为降位，且当前目标车速小于a，则目标车速为a，否则按预设的车速下降率ratea周期下降；

13、若当前为升位，且当前目标车速大于b，则目标车速为b，否则按预设的车速上升率rateb周期上升；

14、否则保持当前目标车速。

15、进一步的，所述将限制后的目标车速分别换算为电机一目标转速和电机二目标转速，具体包括：

16、针对电机一与变速箱一、以及电机二与变速箱二，分别独立执行以下换算：

17、判断对应变速箱是否请求换挡；

18、若请求换挡，则根据实际挡位目标车速换算成电机目标转速；

19、若未请求换挡，则进一步判断该变速箱的实际档位：若实际档位为1档，则按1档对应的速比将限制后的目标车速换算为该电机在1档下的目标转速；若实际档位为2档，则按2档对应的速比将限制后的目标车速换算为该电机在2档下的目标转速；若实际档位为1档和2档以外的其他档位，则该电机的目标转速为0。

20、进一步的，所述第一速率策略包括：

21、若急停信号有效或防瞌睡信号有效或n档信号有效或驻坡信号有效，则升速速率为0，降速速率为sa；

22、若否，则判定是否档位为1档；若为是，则升速速率为sb，降速速率为sc；若为否，则升速速率为sd，降速速率为se。

23、进一步的，所述第二速率策略针对电机二包括：

24、判定是否急停信号有效或防瞌睡信号有效或n档信号有效或驻坡信号有效；若是，则升速速率为0，降速速率为ya；

25、若否，则判定是否变速箱二为n档且变速箱一换挡请求有效；若是，则升速速率为ub，降速速率为yb；

26、若否，则判定电机二目标转速+erra是否小于电机二控制目标转速；若是，则升速速率为uc，降速速率为yc；

27、若否，则判定是否变速箱一为2档且变速箱二为1档；若否，则升速速率为ue，降速速率为ye；

28、若是，则升速速率为ud，降速速率为yd。

29、进一步的，所述第二速率策略针对电机一包括：

30、判定是否急停信号有效或防瞌睡信号有效或n档信号有效或驻坡信号有效；若是，则升速速率为0，降速速率为ya；

31、若否，则判定是否变速箱一为n档且变速箱一换挡请求有效；若是，则升速速率为ub，降速速率为yb；

32、若否，则判定电机一目标转速+erra是否小于电机一控制目标转速；若是，则升速速率为uc，降速速率为yc；

33、若否，则判定是否变速箱一为1档且变速箱二为2档；若否，则升速速率为ue，降速速率为ye；

34、若是，则升速速率为ud，降速速率为yd。

35、进一步的，所述动态追赶同步逻辑包括：

36、判定是否电机控制目标转速+上升率＜电机目标转速；如果是，则执行电机控制目标转速+上升率；

37、如果否，则判定是否电机控制目标转速＞下降率+电机目标转速；如果是，则执行电机控制目标转速-下降率；

38、如果否，则保持原电机目标转速，并输出为电机控制目标转速。

39、一种地铁检修作业车双变速箱永磁同步转速控制系统，包括整车控制器，所述整车控制器通过io/do/ain模块连接司控器及整车接口，并通过can模块连接电机一控制器、变速箱一控制器、变速箱二控制器及电机二控制器；所述整车控制器被配置为执行上述方法步骤。

40、进一步的，还包括：

41、所述电机一控制器通过三相线连接电机一，所述电机二控制器通过三相线连接电机二；

42、所述变速箱一控制器通过执行机构连接变速箱一，所述变速箱二控制器通过执行机构连接变速箱二。

43、本发明的有益效果是：

44、本发明采用纯电动永磁同步系统替代传统柴油机，消除了尾气排放，大幅降低了运行噪音，为地铁隧道内的检修作业提供了绿色环保、安全舒适的工作环境。

45、本发明通过司控器档位信号的分级处理生成初始目标车速，实现了在电机允许转速范围内的无极调速，极大方便了驾驶员操作，同时避免了因急踩踏板导致的转速突变和机械冲击。

46、本发明通过设置限制目标转速模块，在检测到电机通信故障或电机三级故障时，若当前目标车速大于故障限制车速c，则将目标车速限制为c；在急停按钮、门禁信号或防瞌睡信号有效时，将目标车速强制限制为0；在防瞌睡15s倒计时信号有效时，将目标车速限制为a，防止车辆失控，确保人员与设备安全；并通过动力分流与档位换算，实现了双动力的合理分配，保证单独动力不满载运行，有效延长了车辆使用寿命。

47、本发明通过目标转速处理模块实时比对变速箱档位状态及安全信号。当档位一致且无特殊信号时，采用第一速率策略对两路目标转速施加相同的斜率限制，确保两变速箱输出轴转速变化率始终保持相同，避免了因输出不同步导致的机械磨损和轮胎偏磨。

48、本发明针对档位不一致或换挡过程，引入了第二速率策略，并分别针对电机一和电机二进行独立的多级速率判定。该策略能够根据当前换挡阶段、变速箱n档状态、换挡请求及实际转速误差，选择对应的速率参数，使转速落后的动力系统以更快的速率迅速追赶，最大程度减小转速差，确保换挡完成后两动力系统快速保持输出轴一致，实现了无缝动力切换，提升了作业平顺性。

49、本发明通过动态追赶同步逻辑，实时比较电机控制目标转速与电机目标转速，若电机控制目标转速加上升率小于电机目标转速，则按上升率进行上升修正；若电机控制目标转速大于下降率加电机目标转速，则按下降率进行下降修正；否则将电机目标转速输出为电机控制目标转速，从而确保双动力输出始终保持高度一致。