索道車廂的速度控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種索道車廂的速度控制方法，包括加速控制流程和減速控制流程；加速控制流程包括獲取初始設計速度、運行設計速度和加速時間；控制索道車廂進行加速，完成索道車廂的加速控制流程；減速控制流程包括獲取初始設計速度、運行設計速度、減速時間和設計距離；計算索道車廂的減速距離；控制索道車廂減速，完成索道車廂的減速過程。本發明能夠實現索道的平穩加速和減速，避免了直線加減速的沖擊、振動和噪音；計算車廂的減速點，省去了傳感器，降低了成本；能夠直接應用于傳統的索道控制系統，不會增加額外的硬件投資；所有的控制均通過軟件實現，避免了傳統控制方法故障率高、控制不精確的缺點。
【專利說明】
索道車廂的速度控制方法
技術領域
[0001] 本發明具體涉及一種索道車廂的速度控制方法。
【背景技術】
[0002] 索道因為其適用范圍廣，在山區、旅游景點等場所得到大量應用。往復式索道是一 種常見的索道形式，其對自然地形的適應性強，特別是大跨度和深溝的場所，同時乘客在車 廂里不受氣候條件影響，爬坡能力強，運行速度高，運載能力強，維護方便。因此其在旅游場 所得到了廣泛的應用。往復式索道一般有兩條鋼索，一條是承載索，一條是牽引索。車廂在 承載索上運行，牽引索與車廂固定連接，牽引電機通過牽引索牽引車廂在承載索上做往復 運動。乘客在站內上下車。
[0003] 往復式索道的運行速度一般為2m/s至lOm/s。為了保證車廂內的乘客的安全，索道 運行有加速、勻速、減速的過程，一般采用直線(梯形)加減速曲線。車廂出站時，索道的牽引 電機拖動車廂從〇m/s加速至最大運行速度。車廂進站時，索道的牽引電機拖動車廂從最大 運行速度減速，到達停車位時停車。在索道車廂的速度控制時，車廂速度一旦控制不好，會 出現車廂還沒進站就已經停止運行，乘客不能安全下車的故障，或者又存在車廂到了停車 位時速度還沒減至停車，從而導致"沖站"事故的發生。
[0004] 目前，傳統的速度的給定都是通過模擬元器件實現給定:采用模擬元器件進行速 度給定時，模擬元器件要實現復雜的給定曲線難度極大，即使實現了復雜曲線的速度控制， 也會導致模擬元器件的實現極其復雜；同時，采用復雜的模擬元器件組成的硬件電路，硬件 可靠性明顯大幅降低，增加了系統故障的可能性。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種速度控制穩定可靠、實現簡單的索道車廂的速度控制 方法。
[0006] 本發明提供的這種索道車廂的速度控制方法，包括索道車廂的加速控制流程和索 道車廂的減速控制流程；
[0007] 索道車廂的加速控制流程包括如下步驟：
[0008] S1.獲取索道車廂加速過程開始時的初始設計速度、加速過程結束時的運行設計 速度和加速過程需要的時間；
[0009] S2.在索道車廂從站內出站加速過程中，控制索道車廂按照下式進行加速，完成索 道車廂的加速控制流程：
[0011]式中，y (t)為索道車廂的控制目標速度;a〇為步驟S1獲取的車廂加速過程開始時 的初始設計速度為步驟S1獲取的加速過程結束時的運行設計速度;h為控制過程中的一 個給定值，其值為
&為控制參數，取值范圍一般在〇. 5至1.5之間山的數值越小表示索 道在加速過程中上升速度越快，數值越大表示索道在加速過程中上升速度越慢;tlmax為步 驟S1獲取的索道的加速過程需要的時間；
[0012] 索道車廂的減速控制流程包括如下步驟：
[0013] S1.獲取索道車廂減速過程開始時的初始設計速度、減速過程結束時的運行設計 速度、減速過程需要的設計時間和車廂進站后以最低運行速度運行的設計距離；
[0014] S2.采用下式計算索道車廂減速時的減速距離：
[0016] 式中ai為步驟S1獲取的車廂減速過程開始時的初始設計速度;a2為步驟S1獲取的 減速過程結束時的運行設計速度;t2為控制過程中的一個給定值，其值為
；h為控制參 數，取值范圍一般在0.5至1.5之間，A2的數值越小表示索道在減速過程中下降速度越快，數 值越大表示索道在減速過程中下降速度越慢;t2max為步驟S1獲取的索道的減速過程需要的 時間；Lo為車廂進站后以最低運行速度運行的設計距離；
[0017] S3.到索道車廂距離車廂終點的距離小于步驟S2計算的減速距離時，控制索道車 廂按照下式進行減速，完成索道車廂的減速控制流程：
[0019] 所述的索道為往復式索道。
[0020] 所述的索道車廂的減速控制流程還包括如下步驟：
[0021] S4.當索道車廂到達下客的預定位置時，控制索道車廂停止運行。
[0022] 所述的索道車廂加速過程開始時的初始設計速度為0。
[0023] 索道車廂的加速控制流程中所述的t時刻的速度為(&1-&〇)/2。
[0024] 索道車廂的減速控制流程中所述的t2時刻的速度為(ai_a2) /2。
[0025] 本發明提供的這種索道車廂的速度控制方法，能夠實現索道的平穩加速和減速， 避免了直線加速減速過程存在的沖擊、振動和噪音;通過方法計算了車廂的減速點，避免了 采用傳統方法中的減速開關，降低了成本，提高了索道的安全性;此外，本發明提供的方法 能夠直接應用于傳統的索道控制系統，不會增加額外的硬件投資，節約成本，最后，本發明 所有的控制均通過軟件實現，避免了傳統的模擬電路實現給定容易出現故障的缺點。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明的索道車廂加速控制流程示意圖。
[0027] 圖2為本發明的一種實施例的加速速度曲線示意圖。
[0028] 圖3為本發明的索道車廂減速控制流程示意圖。
[0029] 圖4為本發明的一種實施例的減速速度曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 如圖1所示為本發明的索道車廂加速控制流程示意圖：索道車廂的加速控制流程 包括如下步驟：
[0031] S1.獲取索道車廂加速過程開始時的初始設計速度(一般為0)、加速過程結束時的 運行設計速度和加速過程需要的時間；
[0032] S2.在索道車廂從站內出站加速過程中，控制索道車廂按照下式進行加速，完成索 道車廂的加速控制流程：
[0034] 式中，y (t)為索道車廂的控制目標速度;ao為步驟S1獲取的車廂加速過程開始時 的初始設計速度;m為步驟S1獲取的加速過程結束時的運行設計速度;t為控制過程中的一
個給定值，其值為 在燦寸刻對應的速度給定值y(ti)^
>為控制參數，取值范圍 ， - * 一般在0.5至1.5之間，A1的數值越小表示索道在加速過程中上升速度越快，數值越大表示 索道在加速過程中上升速度越慢;tlmax為步驟S1獲取的索道的加速過程需要的時間。
[0035] 本發明在具體實施時，當操作人員獲知索道滿足發車運行的條件時，啟動發車運 行指令，索道的牽引電機牽引車廂進入加速過程。加減速控制程序設置成按照控制周期T運 行。在加速程序運行的第一控制周期內t = T,將t = T帶入公式計算出的y(t)作為加速過程 中第一個控制周期的速度的給定值。當在第k個控制周期對應的速度的給定值為y(kT)。速 度給定值輸出至變流器或者通過工業通信網絡直接輸出值變流器，實現直流電機按給定的 速度運行。以此類推直至kT > tlmax時，索道加速過程結束，進入勻速過程。圖2為加速過程時 間1：11!1￡?=1〇8,31 = 6111/8,3() = 〇111/8，時山從2.5按0.1增加直至3.5對應加速過程速度的給定 值。
[0036] 圖3為本發明的索道車廂減速控制流程示意圖：索道車廂的減速控制流程包括如 下步驟：
[0037] S1.獲取索道車廂減速過程開始時的初始設計速度、減速過程結束時的運行設計 速度、減速過程需要的設計時間和車廂進站后以最低運行速度運行的設計距離；
[0038] S2.采用下式計算索道車廂減速時的減速距離：
[0040]式中ai為步驟S1獲取的車廂減速過程開始時的初始設計速度;a2為步驟S1獲取的 減速過程結束時的運行設計速度;t2為控制過程中的一個給定值，其值為
-，其對應的速 度為(ai-a 2)/2;A2為控制參數，取值范圍一般在0.5至1.5之間，A2的數值越小表示索道在減 速過程中下降速度越快，數值越大表示索道在減速過程中下降速度越慢;t2max為步驟S1獲 取的索道的減速過程需要的時間；Lo為車廂進站后以最低運行速度運行的設計距離；
[0041] S3.到索道車廂距離車廂終點的距離小于步驟S2計算的減速距離時，控制索道車 廂按照下式進行減速：
[0043]當索道為往復式索道時，本發明還包括步驟S4.當索道車廂到達下客的預定位置 時，控制索道車廂停止運行，完成索道車廂的減速過程。
[0044]在具體實施時，檢測位置獲知車廂至終點站的距離少于減速距離k時，索道車廂 進入減速過程，減速程序開始按照控制周期T開始運行:在減速程序運行的第一控制周期內 t = T，將t = T帶入公式計算出的y(t)作為減速過程中第一個控制周期的速度的給定值。當 在第k個控制周期對應的速度的給定值為y (kT)。減速過程中的速度給定值通過輸出至變流 器或者通過工業通信網絡直接輸出至變流器，實現直流電機按給定的速度運行。以此類推 直至kT>t 2max時，索道減速過程結束，索道的牽引電機以最小進站要求的最小運行速度運 行，當檢測到索道車廂到達停車點時，控制系統控制車廂停止，從而完成整個減速過程。圖4 為減速過程時間t2max = 30s，ai = 6m/s，a2 = 0 ? 3m/s時，人2從2 ? 5按0 ? 1增加直至3 ? 5對應減速 過程速度的給定值。
[0045]本發明能夠在實現索道的平穩加速和減速，避免了直線加速減速過程存在的沖 擊、振動和噪音;通過計算了車廂的減速點，避免了采用傳統方法中安裝減速開關需要定期 進行更換，維修時的高空作業存在的安全問題，提高了索道的安全性;本發明不但適用于新 的索道控制，還可以適用于傳統的索道控制系統的改進，不會增加額外的硬件投資，節約成 本;本發明通過控制算法計算減速距離，從而確認索道車廂的減速點，避免了傳統方法中不 能有效可靠的確認減速點的缺點；本發明中的所有控制量均通過控制算法精確計算得到， 避免了傳統的模擬電路實現給定控制不精確、容易出現故障的缺點。
【主權項】
1. 一種索道車廂的速度控制方法，包括索道車廂的加速控制流程和索道車廂的減速控 制流程； 索道車廂的加速控制流程包括如下步驟：51. 獲取索道車廂加速過程開始時的初始設計速度、加速過程結束時的運行設計速度 和加速過程需要的時間；52. 在索道車廂從站內出站加速過程中，控制索道車廂按照下式進行加速，完成索道車 廂的加速控制流程：式中，y (t)為索道車廂的控制目標速度;ao為步驟Sl獲取的車廂加速過程開始時的初始 設計速度;m為步驟Sl獲取的加速過程結束時的運行設計速度;t為控制過程中的一個給定 值，其值為^>為控制參數，取值范圍一般在0.5至1.5之間，&的數值越小表示索道在加 速過程中上升速度越快，數值越大表示索道在加速過程中上升速度越慢;tlmax為步驟Sl獲 取的索道的加速過程需要的時間； 索道車廂的減速控制流程包括如下步驟：51. 獲取索道車廂減速過程開始時的初始設計速度、減速過程結束時的運行設計速度、 減速過程需要的設計時間和車廂進站后以最低運行速度運行的設計距離；52. 采用下式計算索道車廂減速時的減速距離：式中a:為步驟Sl獲取的車廂減速過程開始時的初始設計速度;a2為步驟Sl獲取的減速 過程結束時的運行設計速度;t2為控制過程中的一個給定值，其值為^ ;λ2為控制參數，取 2 值范圍一般在0.5至1.5之間，λ2的數值越小表示索道在減速過程中下降速度越快，數值越 大表示索道在減速過程中下降速度越慢；t2max為步驟Sl獲取的索道的減速過程需要的時 間；Lo為車廂進站后以最低運行速度運行的設計距離；53. 到索道車廂距離車廂終點的距離小于步驟S2計算的減速距離時，控制索道車廂按 照下式進行減速，完成索道車廂的減速控制流程：2. 根據權利要求1所述的索道車廂的速度控制方法，其特征在于所述的索道為往復式 索道。3. 根據權利要求2所述的索道車廂的速度控制方法，其特征在于所述的索道車廂的減 速控制流程還包括如下步驟：54. 當索道車廂到達下客的預定位置時，控制索道車廂停止運行。4. 根據權利要求1~3之一所述的索道車廂的速度控制方法，其特征在于索道車廂的加 速控制流程中所述的索道車廂加速過程開始時的初始設計速度為0。5. 根據權利要求1~3之一所述的索道車廂的速度控制方法，其特征在于索道車廂的速 度控制方法索道車廂的加速控制流程中所述的ti時刻的速度為(ai-ao)/^。6. 根據權利要求1~3之一所述的索道車廂的速度控制方法，其特征在于索道車廂的速 度控制方法索道車廂的減速控制流程中所述的t 2時刻的速度為(ai-a2) /2。
【文檔編號】B61B12/10GK105882664SQ201610290425
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】魏吉敏, 張鞍生
【申請人】長沙有色冶金設計研究院有限公司