CN1006539B

CN1006539B - 用以保持轨道车辆牵引力的控制系统

Info

Publication number: CN1006539B
Application number: CN86100223A
Authority: CN
Inventors: 弘津哲二; 木胁久胜; 中村清; 成田博; 河西省司; 木村彰; 筒井义雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-01-21
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1990-01-24
Also published as: AU581134B2; AU5172485A; EP0189165A3; CA1252182A; US4701682A; EP0189165B1; CN86100223A; ZA86408B; JPS61170207A; EP0189165A2; JPH07106007B2; DE3681042D1

Abstract

自轨道车辆主动轮周缘速度Vm和车行速度V。求出作为以上两个速度之差的相对速度V_s的时间变化率ΔV_s/Δt，自驱动主动轮的电动机电枢电流探出主动轮当时产生的牵引力f的时间变化率Δf/Δt，对电动机产生的驱动转矩加以控制，当相对速度的时间变化率和牵引力的时间变化率有着相反的符号时，使驱动转矩减小。

Description

行驶在轨道上的车辆应有效地利用车辆和轨道间的粘着力（或称摩擦力），作为牵引力和制动力。本发明就是关于改进用于轨道车辆牵引力控制系统的一个发明。

人们知道，由于轨道车辆的牵引力或制动力来自车轮和轨道之间的摩擦，如果驱动力矩或制动力矩超过某个由轮与轨间的摩擦系数所规定的极限值，就会发生车辆打滑（只空转而不前移）或溜移（轮不转但滑转）的现象。打滑发生在动力驱动中，而滑移发生在刹车制动中，这两者在本质上是相同的现象。因此，为防止这二者的发生，只使用一种办法就应当行之有效，在下面，就以电车行驶中动力驱动作业为例作一番描述，而当情况需要时，则对制动时的特殊不同方面加以叙述。

在通常使用的电车中，使用一种再粘着控制或称牵引力恢复控制，其所根据的是由主动轮和从动轮速度间的差异，探查出发生的打滑，利用若干个驱动电动机（以下简称为驱动电动机）速度间的不同也能作到这一点。这种打滑的探查也包括利用最终指示上述速度差的电信号的方法，如电压、电流之类。当速度差、电压差之类超过某个预定值时，就减小驱动力矩的数值。

但是，这些控制方法的结果，使得不能有效地利用最大粘着力作为牵引力之用，这是由于下述的理由：在这些方法中，为判断是否发生打滑，需要预先设定一个上述速度差的临界值，这是由于即使是在正常行驶中，主动轮粘附于轨道并产生牵引力时，主动轮和从动轮之间也会有少许的速度差异，因此有必要设定这样一个速度差的临界值，这个速度差的临界值通常选得比较高，以致在正常行驶中，使用速度差的方法，不能发现打滑的发生，并且临界值又是一个固定不变的数值。此外，在牵引力和上述速度差之间还存在以下关系，即随着牵引力的增大，速度差也增大，直到牵引力达到其最大值，这个最大值有一个人所共知的上限，即由主动轮和轨道间的摩擦系数与主动轮加于轨道上的重量所决定的粘着力。当牵引力超过这个最大值，牵引力就随着速度差的增大而减少，受粘着力限制的最大牵引力随着轨道摩擦系数的变化而变化，这也就是说，最大牵引力与轨道表面状态有关，于是，对应于最大牵引力的速度差也是变化的，虽然人们希望用最大牵引力驱动车辆，也就是说，在产生最大牵引力的速度差之下来驱动车辆，但作到这一点是非常困难的，这是因为尽管产生最大牵引力的速度差是变化的，但如以上所述，速度差的临界值却是固定不变的，这样一来，最大粘着力就不能有效地被用作牵引力。

此外，轮和轮轴组成的系统有其固有的振动，这种振动多发生在出现打滑的情况下，现已有探查这种振动的方法，并对主动轮的驱动力矩加以控制，从而使振动低于给定值（见“ASEAJournal”v。1、48，NO，6，1975，PP.147-149），但是这一方法存在这样一个缺点，即固有振动的产生决定于主动轮和轨道表面的状态，这种情况能从这样一个例子来理解。即当车轮和轨面潮湿时，这种振动不大会发生，而控制所需的信号也就不会常常得到。此外，由于固有振动的产生也和电车的驱动机构或主电路系统有关，产生振动的条件会发生变化，因此很难预知这些产生振动的条件，因而，也就难以设计其控制装置，还有，当发生固有振动时，由于固有振动一般只是相速度差超过最大牵引力所在点达一定程度时才产生，因此上述方法可以看作是牵引力恢复控制法，这一方法的作法是探出已经发生的打滑，然后使打滑的车轮再粘着于轨道，因此这一方法也难以利用轮与轨间的最大粘着力。

在联帮德国专利申请DE3244288的文件中公开的一种控制方法，其改进的方法是采用一个逆向交流电动机，当车辆速度与车轮周边速度不同步时，使用逆向交流电动机控制车轮速度，改进车轮与轨道间的粘着状况使其与车辆速度同步，来克服车辆的振动，因此，在本篇现有技术文件中使用的是电动机转动速度和车辆速度之间差别改进车辆的非粘着状态的。而本发明的控制方法是控制相对速度的变化率以及车辆的轨道之间的作用力的变化率来改进车辆的非粘着状态的。因此，二者是采用的是不同控制方法。按照本发明，牵引力和制动力没有不必要的损失，一直使牵引力和制动力保持在可能得到的最大值。这是本发明独具的优点。

此外，作为一个例子，我们还知道有下述功能的一种电机车，其功能是探出行车速度W及电枢电流I_M，假设速度差的许可值为△V，计算在主动轮周缘速度V+△V和电枢电流I_M下的端点电压E+△E，将算得的结果定为电动机端点电压的一个标准值，将此标准值E+△E与电动机端点电压的实际值Ea进行比较，当Ea超过E+△E时，再以减少加于电动机的电压的方法规定主动轮速度差的一个许可值△V，这个速度差的许可值△V是变化的，其数值是这样安排的，目的在于以电枢电流的变化为基础，使电枢电流达到其最大值（参见ASME80Winter Annulal Meeting Paper 80-WA/RT-31）。但是，在这个方法中，只是在仅用改变 △V的方法来改变电枢电流的情况下，才有可能使△V处于其最优值，事实上，电枢电流能由不同于△V的其他因素而变化;如由于轨道表面状态变化而引起的牵引力程度的改变，以及由于坡度、风等等引起的运行阻力的改变，等等，因此，这一方法很难有效地利用牵引力的最大值。

本发明的目的之一是要提供一种轨道车辆用的牵引力控制系统，该系统既在车辆的动力驱动中，也在制动中，能更有效地利用轮与轨间的摩擦产生的粘着力。

本发明的一个特点是轨与轮之间由于摩擦产生的粘着力能有效地加以利用，其作法是探出轮缘速度与车行速度间的相对速度，或是与相对速度有关的量，以及探出当时车轮产生的牵引力或制动力，或是与牵引力或制动力有关的量，进而取得相对速度和牵引力或制动力的时间变化率，这些变化率是指在单位时间内各各量的变化，知道这两个量的变化率后就相应地对加在轮上的驱动转矩或制动转矩进行控制。

换句话说，本发明利用的是这样一个事实，就是牵引力f对于相对速度Vs的变化率df/dV_S，在使牵引力达最大值f_max的相对速度V_S点处的值等于零。因此，有可能当情况需要时，在df/dV_S的正值域中，提高加在车轮上的驱动转矩，此外，在df/dV_S的负值域中，要对相对速度加以稳定控制，利用大大减少驱动转矩的方法，使速度总是处于取得最大牵引力f_max的数值。

图1是解释本发明基本原理的示意图，其中，图1a说明的是当车轮运行时轮与轨间作用力与反作用力间的关系;图1b表示的是牵引力f与相对速度V_S之间的关系，相对速度是指轮缘速度V_M相对于车行速度V的速度;图1C表示的是牵引力f对于相对速度V_S的变化率df/dV_S与V_S的关系曲线。

图2是本发明用于一个斩波器控制电动机的实施方案示意图。

图3表示的是图2所示方案中使用的延时元件的一例。

图4表示的是图2所示方案中使用的控制器的功能方框图。

图5是包括在图4所示的控制器中的一个逻辑运算器的作业流程图。

图6表示的是牵引力f和相对速度V_S之间的关系，利用这一关系可对主动轮运行中的现象作进一步详细分析和解释。

图7是按照图6所示车轮运行状态的详细分析，由包括在图4所示的控制器中的逻辑运算器进行的另一种作业流程图。

图8是用来说明图2所示实施方案的作业情况的。

图9所示的是按照本发明另一实施方案所作安排的示意图，这种安排也用于一个斩波器控制的电车。

图10所示的是包括在图4所示控制器中的逻辑运算器所进行的又一种作业的流程图。

图11是用来说明图9所示实施方案的作业图。

图12所示是当一个电机车有若干个电动机并列连接，并受控于一个斩波器时，按照本发明的又一实施方案所作安排的示意图。

在解说本发明的实施方案之前，首先对本发明所根据的基本原理，参照图1a至1c，作一番描述。

图1a是用来说明轮与轨间的作用力和反作用力的关系的一个图。这个图中的编号2和4分别指轮和面，符号T_M代表驱动电动机加在轮2上的转矩。在这种情况下，可以用控制驱动电动机电流的方法来调节驱动转矩T_M，符号V_M和V分别代表轮2的周缘速度和车行速度，轮2的周缘速度可自测量轮2的轴的转速而得知，车行速度可自测量不由驱动电动机驱动的从动轮轮轴的转速而得知，从动轮由于不受驱动，因而是永不发生打滑的，符号F_M代表驱动转矩T_M造成的周缘驱动力，大家知道，周缘驱动力F_M等于T_M/r，其中r代表轮2的半径，符号f代表由摩擦产生的牵引力f作为周缘驱动力F_M的反作用力出现在轮2与轨4之间，于是当周缘驱动力F_M增大时，牵引力f也增大，但是牵引力f的最大值f_max却有其上限，其上限就是人所共知的粘着力，粘着力的大小由μ_W给出，其中μ代表轮2与轨4间的摩擦系数，而W代表轮2的轮压。

顺便提及，当产生一定大小的牵引力f时，轮2的周缘速度V_M和车辆行驶速度V之间就出现少许的速度差，速度差V_S的大小等于｜V_M-V｜，在以后叫作相对速度，相对速度V_S随牵引力f的增大而增大，直到牵引力f达到其最大值f_max，在此之后，即使再增大驱动转矩T_M，牵引力f却有所减小，结果只是使相对速度V_S增大，换句话说，牵引力f和相对速度V_S之间有着如图1b所示的关系。

从这个图可知，虽然牵引力f随着相对速度V_S的增大而缓缓增大，但这种状态通常还是叫作驱动轮的“粘着状态”。实际上却有很小数量的打滑发生，为了解说方便起见，我们把这种状态区域，在以下称为区域A。区域A中的状态通常称作蠕滑状态，另一方面，牵引力f随着相对速度V_S的增大而减小的区域，用符号B来代表，这个区域的运行状态，在动力驱动情况下通常称为打滑，而在制动情况下一般称为溜移。

如前所述，最大牵引力f_max只限等于粘着力，而粘着力在轮2的轮压W不变的情况下，只决定于摩擦系数μ，因此，最大牵引力f_max在很短程度上取决于轨道4的表面状态，当轨道4的表面是湿的，则其牵引力的最大值f_max（湿）小于当轨道表面干燥时的最大牵引力f_max（干），这种情况在图1b中用虚线表示。

总之，如图1b所示，整个运行区域可分为两部分，其中的区域A代表当相对速度V_S增大，牵引力f也随之增大的区域，另一个区域B代表当相对速度V_S增大，牵引力f却随之减小的区域，于是，可以得知图1c所示的牵引力f对于相对速度V_S的变化率df/dV_S的变化情况。自图1b和1c能明显看出，在牵引力f达到其最大值f_max时对应的相对速度V_S的那一点上，变化率df/dV_S的值等于零。

在这里，牵引力f可自以下方程求出：

其中θ是全部驱动系统化到驱动轴上的转动惯量，而

_M是周缘速度V_M对时间的一次微商dV_M/dt（即轮的周向加速度），由于转动惯量θ和轮的半径r都是常数，因此能在求得驱动转矩T_M和周缘速度V_M的微商

_M后，自方程（1）求出牵引力f的值，其中T_M可自驱动电动机的电枢电流I_M求出，而

_M则可通过对探知的主动轮周缘速度V_M进行微商计算而求出。在本发明的一个较佳实施方案中，可根据自公式（1）求出的牵引力f和算得的相对速度V_S，对驱动转矩T_M加以控制，使变化率df/dV_S的值减少至零，因此，有可能更有效地利用最大粘着力作为牵引力和制动力。

现在参看图2，图2表示根据本发明的一个实施方案设计的控制系统，用以保持轨道车辆的牵引力，图2给出本发明设计的控制器用于一个所谓斩波器控制电机车上的实例。图2中，编号6是一个架式集电弓，8是一个电抗器，10是一个电容器，电抗器8和电容器10组成一个滤波器，编号12是一个驱动电动机14的电枢，编号16是电动机14的串激磁场线图，编号18是一个单向传动二极管，20是一个由半导体开关如闸流晶体管组成的斩波器，斩波器20的通-断作业负载比由一个自动电流调节器22（以下简写成ACR）的输出来控制，以此来控制加在电动机14上的电压，电动机14驱动的主动轮的周缘速度V_M，可以由例如装在主动轮轮轴上的测速发电机24来探测，并将探测结果输给控制器26，车行速度V是车辆相对于地面的速度，这一速度可由，例如装在一个没有电动机驱动的车轮轮轴上的测速发电机28来探测，然后将结果输给控制器26，此外，驱动电动机14的电枢电流I_M可以由一个变流器30来测量，并将测得结果输给控制器26，控制器26的功能是利用主动轮的周缘速度V_M，车行速度V和电枢电流I_M，以完成取得一个控制信号的作业，并将此作为作业结果的这一控制信号I_C1输出，以便牵引力达到其最大值，这一过程将在以下详加叙述。控制信号I_C1被输给一个延时元件32，延时元件的时间常数对于越来越大的输入是相当小的，但对于越来越小的输入却是比较大的。

这样一种延时元件32是能实现的，例如，用图3所示的电路就能得到上述特性，在图3中，R₁是一个电阻，用以提供当输入增大时的时间常数，其电阻值为R₁，图3中的D是一个二极管，用以阻止流向输入端的电流。R₂是一个电容器C的放电电阻，其电阻值等于R₂。电容器C的电容等于C，为简化叙述起见，假定信号源的输出阻抗等于零，负载阻抗等于无限大，并假定二极管是一个理想的二极管。在这种情况下，电路的输入和输出的特性是这样的：当输入电压增大时，输出电压的时间常数τ₁也增大，并等于R₁C;当输入电压减小时，输出电压的时间常数τ₂也减小，并等于R₂C，这样，若使R₁比较小，而使R₂比较大，就能使τ₁比较小而τ₂比较大。在一个较好的例子中，τ₁定为0.1秒，而τ₂定为0.5秒。

再回到图2来看，延时元件32的输出I_d传给一个减法器34，减法和34的作用是求出两个量的差值I_p-I_d，其中I_p是电流指令发生器36输出的指令电流I_p，而I_d是延时元件32的电流输出，减法器38的作用是求出差值（I_p-I_d）-I_M，其中的（I_p-I_d）是减法器34的输出，而I_M是电枢电流，减法器38的输出传给ACR22，ACR22的功用是响应于其输入而对斩波器20的负载比进行控制，这样，电枢电流I_M就被控制在一个与差值I_p-I_d相对应的数值上，差值I_p-I_d是电流指令I_p与延时元件32的输出I_d之差，这样，驱动电动机14产生的转矩就受到控制，这也就是说，主动轮受到的驱动转矩受到控制。

如在电流指令发生器36中所解说的那样，使指令电流I_p以适当的速度增长，直到达到一个电流极限值I_pmax，然后就使其保持等于一个常数。

下面叙述控制器26，参看图4，控制器26由一个计算机系统和一个输入/输出器（以下简写为I/O器）组成，和普通的一样，计算机系统有一个处理器，一个只读存储器（ROM）一个随机存取存储器（RAM）以及彼此间的信息转移连线，其中的ROM存储着处理器作业所需的程序和合种常数，RAM暂时存储着用于计算的输入数据和作为处理器运算，结果的输出数据。I/O器主要由变换器组成，其中一部分将模拟信号变换为数字信号，然后送往处理器进行处理，这种变换器称作A-D变换器，另一部分变换器将数字信号变换为模拟信号，用来进行控制，这种变换器称为D-A变换器，但是，图4并未讲明控制器26的硬件具体结构形式，而只是将其表示为一个职能方框图，图中的控制器26分成两部分，一部分是算术逻辑运算器，另一部分是一个I/O器。

I/O器40的功用是，通过连线42收取车行速度V的信号，通过连线44收取轮缘速度V_M的信号，通过连线46收取电枢电流I_M的信号，然后用A-D变换器48、50、52，将这些信号变换为数字信号，再将这些数字信号传给算术逻辑运算器54，此外，I/O器40还利用一个D-A变换器56将运算器54的输出变换为一个模拟信号，并通过连线58将此控制信号I_C1输出，以下，结合同一图所示的职能方框图，描述运算器54的运算情况，一个转矩计算器60存储着电枢电流I_M和转矩T_M之间的关系，并根据电枢电流I_M的大小来计算驱动转矩T_M，一个△V_M计算器62根据主动轮周缘速度V_M，计算等于

_M的△V_M/△t，式中△t是抽样时间间隔，而△V_M是在该时间间隔前后的轮缘速度V_M之差，于是，当△t足够小时，△V_M/△t可以看成等于

_M，还有一个f计算器，用以根据公式（1）和预先算得驱动转矩T_M和△V_M/△t的值，计算牵引力f，另有一个△f计算器66，用以计算在抽样时间间隔△t前后的牵引力f的差△f。一个V_S计算器68，用以计算周缘速度V_M和车行速度V之差，从而取得相对速度V_S，另有一个△V_S计算器70，用以计算在抽样时间间隔△t前后相对速度V_S的差△V_S，差分△V_M，△f和△V_S不应如上所述，只限于一个抽样时间间隔内的差分（一次差分），可以考虑取几个时间间隔的差分的平均值，作为差分取样，这样就能取消来自某些抽样间隔的很不正常的数值的干扰，有一个逻辑运算器72，用以根据牵引力f的差分△f和相对速度V_S的差分△V_S，进行逻辑运算，这在后面还将加以叙述。逻辑运算器72的输出信号经D-A变换器加以变换，并将取得的控制信号I_C1通过连线58作为控制器26输出而输出。

图5是一个流程图，显示运算器72进行的一个逻辑运算的例子，首先，在步100中完成对△V_S是否为零的判断，若△V_S为零，也就是说，当步100的答案是否定的，运算就跳到步102，在这里，逻辑运算器72（图4）就产生一个对应于I_C1＝0的控制信号输出，因此，通过连线58的信号输出就变成零，使得延时元件32（图2）的输出I_d为零，结果是，电流指令发生器36的输出I_P就成为驱动电动机14的电枢电流I_M的指令，换句话说，在相对速度V_S的差分△V_S（相当于相对加速度）等于零的情况下，给电枢电流控制系统的参考信号是不变的，电枢电流控制系统由斩波器20，ACR22，减法器38和变流器30所组成，上述情况是因为主动轮持续地保持着不变的相对速度V_S并作稳定的运行。

若在步100中判断出△V_S不等于零，运算就跳到步104，在步104中，进行变化率△f/△V_S的计算，然后，在步106中进行判别△f/△V_S是否是负的，若步106的答案是否定的，也就是说，△f/△V_S是正的或零，运算就跳到步102，而控制输出I_cl就等于零，和△V_S＝0的情况一样，在这种情况下，电流指令I_p也成了给电枢电流控制系统的参考信号而无任何改变，此外，△f/△V_S的值为正这一事实表示主动轮的运行状态处于图1b的区域A中，这就是说，运行保持在蠕滑状态。

当关系式△f/△V_S＜0成立，运算就跳到步108，在这一步中，将G₁·△f/△V_S作为控制器26的控制信号I_cl加以输出，式中G₁是一个显示增益的正值常数，在这种情况下，主动轮运行状态处于图1b所示的区域B中，也就是说，主动轮以很大的相对速度V_S持续打滑，由于产生控制输出I_cl＝-G₁·△f/△V_S，其结果是电流指令I_p被减少一个等于-G₁·△f/△V_S的数量，从而使驱动转矩T_M减小，结果是，主动轮的运行状态自图1b所示的区域B移向区域A。

如上所述，只是在图1b所示的区域B中，才给控制输出I_cl一个与｜△f/△V_S｜成正比的正值，而在其他情况下，则给控制输出I_cl以零值。于是，在图1b所示的区域A中，响应着电流指令I_p，驱动力F_M（＝T_M/r）就会随着时间增大，而牵引力f也就随着F_M的增大而增大，但是当驱动力F_M变得大于最大牵引力f_max时，如图1b中的区域B的情况那样，就产生一个与｜△f/△V_S｜成正比的正值信号作为控制输出I_cl，图2所示减法器34的输出减小了，驱动转矩T_M，即驱动力F_M，也减小了，最后是相对速度V_S降低了，如上所述，驱动转矩受到控制以使牵引力f无论在图1b所示的区域A还是在区域B中，都变得更加靠近其最大值f_max。

但是，当轨道表面干燥时，与当时所需牵引力f相比，最大牵引力f_max的值是足够大的，这种情况很常见，这时，主动轮的运行状态只是处于图1b所示的区域A中，这样，在电流指令I_p达到其最大值I_pmax后，电车就以对应于I_pmax的不变的驱动转矩T_M进行驱动。

此外，在图1b所示的区域B中，当相对速度V_S自渐增状态变为渐减状态，就会出现相对速度差△V_S等于零的情况，因而控制输出I_cl就等于零（见图5），这样，延时元件32就应能持续改变延时元件25的输出I_d，但是，由于在区域B中△V_S＝0的这种状态只存在一个很短的时间，延时元件32不是十分必需的，不设延时元件32不曾发生过问题，这是因为由于驱动电动机绕组的电感使得电枢电流I_M不会发生突然变化以及ACR22有延时的缘故。

此外，在图5所示的实施方案中，当△f/△V_S＜0时，关系I_cl＝-G₁·△f/△V_S成立，但是控制输出I_cl不必须这样来规定，可以为其使用任何信号以减少驱动转矩T_M，例如，可以考虑使用以下信号：

（1）I_cl＝G₂·V_S（与相对速度V_S成比例）

（2）I_cl＝G₃·｜△V_M｜（与主动轮周缘速度的差分△V_M的绝对值成比例）

（3）I_cl＝G₄·｜△V_S｜（与相对速度的差分△V_S的绝对值成比例）

（4）I_cl＝G₅·｜△f｜（与牵引力的差分△f的绝对值成比例）

（5）I_cl＝G₁（等于一个常数）

（6）I_cl＝aIp（a是一个常数）

在以上，G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、都是代表增益的正值常数，但是，为实现以上（1）、（2）和（6）的情况，图2或图4所示的安排需加以一些变更。这种情况可自下述事实理解，例如在情况（6）中，当使用电流指令I_p作为I_cl时，控制器26需能接受来自电流指令发生器36的输出，由于这些变更，对于在这门技术中的一个普通专业人员来说，是显而易见的，因此在这方面就不再作更多的描述。

此外，车辆在运行中会发生不希望有的振动，这可能使控制器26的作业发生错误，为防止这种情况发生，可以给图5所示流程图的步106的判别作业设置一个适当的边际值δ（正值常数）。换句话说，若在步106中，满足条件△f/△VS＜-δ，就产生上述的控制输出I_cl。

在以上实施方案的描述中，假定了轨道表面的情况只有轻微的变化，因而相对速度V_S和牵引力f之间的关系，可以用图1b中的一条实线所代表的单一特征线来表示，其次应当考虑到当车辆行驶时，轨道表面会由湿变干的情况，换句话说，当在图1b中的虚线的f_max（湿）这点上进行驱动时，轨道表面由湿变干，使得相对速度V_S和牵引力f之间的关系变得符合实线所表示的情况，在这种情况下，合乎理想的是使驱动转矩T_M朝着新的最大牵引力的f_max（干）迅速增大，但是在这种情况下，由于暂时存在着△f＞0和△VS＜0的关系，就满足条件△f/△V_S＜0，这样，在前述实施方案中，驱动转矩T_M就会暂时减小，为改正这种情况，不仅需要检查△f/△V_S的正负，还需要检查△f和△V_S各自的正负。

图6表示相对速度V_S和牵引力f之间关系的状态模式（相对速度V_S和牵引力f的变化状态）。按照△f和△V_S正负的不同，共有四种不同模式A₁，A₂，B₁和B₂。

模式A₁处于图1b所示的区域A中，于此，牵引力f逐渐增大到f_max，而相对速度V_S也随之增大，这样，就成立关系式△f＞0和△V_S＞0，驱动转矩T_M可以增大直到接近f_max点，模式B₁所代表的情况是，牵引力f很快穿过f_max点并进入区域B，在这种情况下，由于牵引力f减小和相对速度V_S增大，就成立关系式△f＜0和△VS＞0。这样，就要求驱动转矩T_M急剧减小，因为这时最好是将区域B中的相对速度V_S减少到最低可能限度。模式B₂所代表的状态如下：由于在B₁模式中突然减少驱动转矩T_M，以致使相对速度V_S减小，在B₂模式中，需要减少相对速度V_S。为了减少相对速度V_S，就应减少周缘速度V_M，在此，为了理解主动轮的周缘速度的性质，可将公式（1）加以变换而得以下公式：

自公式（2）可知，主动轮的周向驱动力F_M（＝T_M/r）必须变得小于牵引力f，才能使周缘速度V_M减小（

_M＜0）。在B₂模式中，牵引力f随着相对速度V_S的减小而增大。于是，若驱动力F_M（＝T_M/r）满足关系式：T_M/r＜f，就可使F_M随着相对速度V_S的减小而增大，换句话说，在B₂模式中，由于相对速度V_S逐渐变小，若驱动力FM（＝T_M/r）满足关系：T_M/ r＜f，就可使F_M增大。上述在B₂模式中，对驱动力的控制可以这样来实现，例如，当相对速度的差分△V_S自正变负，而延时元件32在输入信号渐减时的时间常数t₂再选为适当增大的数值，这时，可以用使控制输出I_cl等于零的方法来实现对驱动力的控制，最后，模式A₂所代表的状态是相对速度V_S自大变小而从区域B进入区域A，在这一模式中，关系式：△f＜0及△V_S＜0成立，因而要求驱动转矩T_M增加其数值。

基于上述研究，可知只有在模式B₁的情况下，也就是当△f＜0及△V_S＞0时，才有必要使控制输出I_cl为正值，以减少驱动转矩T_M，满足这一必要条件，就能解决上述实施方案的问题，即轨道表面自湿变干时，驱动转矩T_M却暂时减小的问题，这是因为在这种情况下，关系式△f＞0及△V_S＜0成立，和模式B₂一样，于是，控制输出I_cl＝0成立，因而驱动转矩T_M按照电流指令I_p而增大。

图7显示运算器72（图4）的另一个逻辑运算的例子，该运算用以实现如上所述的经过改进的控制，从图7中可知，只有当关系式△f＜0和△V_S＞0成立，即在模式B₁的情况下，控制输出才是I_cl＝-G₁·△f/△V_S，而在所有其他情况下，都使控制输出I_cl等于零。在这个例子中，当△f＜0和△V_S＞0时，也不应限定控制输出I_cl必须等于-G₁·△f/△V_S，可以使用任何信号以减少驱动转矩T_M，在与图5相关的叙述中给出的例号例子（1）至（6）也适用于目前情况。

图8给出一个例子，显示当这一实施方案按图7所示逻辑运算流程图进行作业时，控制系统中各个参数随时间t的变化曲线，其中有输给驱动电动机控制系统的参考量（I_p-I_d）（图8a），延时元件32的输出信号I_d（图8b），控制器26的控制输出I_cl（图8C），以及车行速度V和主动轮周缘速度V_M（图8d）。此外，虽然图8所示各量的变化也可以表示为车行距离的函数，但在这里为了讲解方便起见，仍取时间t为曲线的横座标，参看图8，假定当车辆在时刻t₀起动时，牵引力的最大极限值f_max足够大，给驱动电动机控制系统的参考值I_p-I_d随电流指令I_p的增大而增大，直到达到其最大值I_pmax，如图8（a）所示，设当电枢电流I_M对应最大电流指令I_pmax作正常运行时，轨道表面状态恶化，于时刻t₁，牵引力的极限值f_max开始降低，如图8（a）中的虚线所示，于是主动轮开始打滑，等于主动轮周缘速度V_M和车行速度V之差的相对速度V_S急剧增大，如图8（d）所示，主动轮的运行状态进入图6所示的模式B₁中，在这一模式中，控制器26产生的控制输出I_cl如图8（C）所示，这时，延时元件32的输出信号I_d如图8（b）所示，结果是，给驱动电动机控制系统的参考量I_p-I_d急剧下降，如图8（a）中一条实线所示，于是驱动力F_M变小，使得周缘速度V_M开始减低，如图8（d）所示。继续打滑的主动轮的运行状态在时刻t₂进入图6所示的模式B₂中，在模式B₂中，控制器26的控制输出I_cl变为零值，如图8（C）所示，于是延时元件32的输出I_d逐渐变小，如图8（b）所示，这样一来，参考量I_p-I_d朝最大指令电流I_pmax的值增加，而驱动电动机电枢电流I_M就响应参考量的增大而增大，若轨面情况没有变好，因而牵引力的极限值f_max没有恢复，在时刻t₃，再次发生打滑，这时，主动轮的周向驱动力F_M已随着电枢电流I_M的增大而增加到刚刚超过由当时轨面状况决定的牵引力的极限值f_max，在发生第二次打滑后，就再次进行上述作业，若牵引力的极限值f_max仍未恢复，但电流指令I_p仍保持同以前一样高，也就是保持在其最大值I_pmax上，则在时刻t₄发生第三次打滑，如图8（d）所示，但是，若轨面情况变好，牵引力的极限值f_max增大，而这恰好发生在第三次打滑的恢复作业过程中，这时，电流指令I_p就增大至其最大值I_pmax，如图8（a）所示，此后，车辆就随着等于主动轮周缘速度V_M和车行速度V之差的相对速度V_S的增加而加速，如图8（d）所示。

如以上所述及图8所示，若牵引力的极限值f_max突然步步降低，使得在时刻t₁发生第一次打滑，这时相对速度V_S是比较大的，因为当时主动轮产生的周向驱动力F_M与牵引力极限值f_max之差△F是很大的，使得为使轮再粘于轨而作的对参考量I_p-I_d的削减也是比较大的，但在第一次之后的打滑中，可以使相对速度V_S更小一些，由于将主动轮周向驱动力F_M与牵引力极限值f_max之差规定为零，致使二者之差几乎为零，这样就可使参考量I_p-I_d充分接近其对应于极限值f_max的数值，如上所述，本实施方案的一个特点是，尽管牵引力的极限值f_max可以有增有减，牵引力总是控制得使其接近最大牵引力f_max的值。

此外，在本实施方案中使用延时元件32的主要目的是，在状态模式B₂中逐渐增大驱动转矩T_M，因此，延时元件32应是一个运算装置，能在产生控制输出I_cl中，迅速增大其输出以减少驱动转矩，并能在控制输出I_cl为零时，慢慢减少其输出，这样的作业可以用一个运算放大器来完成，此外，使用一个微处理机能很容易地完成这样的作业，这个延时元件的唯一作用只是将上述运算结果作为信号I_d输给减法器34。

上面描述的实施方案的功能是使控制器26只产生用以减少驱动转矩T_M的控制输出I_cl（见图8（C）），以下，另有一个实施方案，其中的控制输出I_cl，不仅用以减少驱动转矩T_M，还用以使恢复，从而使牵引力f总是逼近当时可及的牵性力最大值f_max。

图9表示的是这另一实施方案的总体方框图，在图9中，与图2中相同的部件用与图2中相同的编号来代表，描述集中在那些与图2不同的地方，控制器26完成的作业是给出一个控制输出IC₂以使牵引力达到其最大值，所根据的是主动轮的周沿速度V_M、车行速度V、电枢电流I_M、一个下面将讨论的电流指令I_p3和一个电流极限指令I_pmax，控制输出I_C2加以积分以产生一个指令电流I_p2，一个加法器76，用以将电流指令I_p2加到电流指令I_p1上去，而I_p1是一个电流指令发生器78的输出信号，指令电流I_p3是加法器76的输出，I_p3被输给一个低优先电路80，这个电路的功能是将指令电流I_p3与电流极限指令I_pmax进行比较，而I_pmax是一个电流极限发生器82的输出，经比较后，低优先电路80将二者中比较小的一个量作为电流参考量I_P，输给驱动电动机控制系统，该控制系统的组成部分是斩波器20、ACR22、减法器38和电流互感器30，结果是，电枢电流I_M受到控制，使其具有对应于电流参考量I_p的数值，从而使驱动电动机14的转矩，也就是主动轮的驱动转矩T_M受到控制，指令电流I_p1是用以提高驱动电动机电流的电流指令，因此将其定在一个电流值上，使其产生如此小的驱动转矩，以致于主动轮的轨道之间的摩擦系数，μ即使跌至0.1～0.15，也不会发生打滑。

控制器26与图4中所示的几乎完全相同，与图4中的控制器不间之处只是：这里的控制器收取电流极限指令I_pmax及指令电流I_p3，并将这些信号加以A-D变换，然后用于逻辑运算。

图10是本实施方案的控制器26中的运算器72（图4）进行的一个逻辑运算流程图，如图10所示，在这一实施方案中，要判别出运行状态究竟属于A₁、A₂、B₁、B₂中的哪一种模式，判别的根据是相对速度的差分△V_S和牵引力的差分△f二者的正负（参考图6关于A₁、A₂、B₁、B₂的部分）。首先，在步300中要判别出差分△V_S是否等于零，若△V_S＝0，则运算跳到步302，在步302中，使控制输出IC₂＝0，与图5和图7所示的情况相似。因此，积分电路74就保持着电流指令I_p2，若差分△V_S≠0，也就是说，步300的答案是肯定的，就跳到步304计算变化率△f/△V_S，此后，在步306中要判定差分△V_S是否为正值，接着，在步308和步310中，要判定在△V_S＞0和△V_S＜0两种情况下，差分△f的正负，经过这两步判定后，若关系式△V_S＞0和△f≥0成立，这就是说，运行状态属于模式A₁，若关系式△V_S＜0和△f＜0成立，这就是说，运行状态属于模式A₂。无论如何，这两种情况都表示主动轮的运行处在蠕滑状态，因此，在这种情况下，用以增加电枢电流I_M的控制输出I_C2（＝G₆·△f/△V_S，G₆是一个正值常数），就在满足电流指令I_p3不大于电流极限指令I_pmax的条件下产生出来（见步312和314）。在这种情况下，控制器26的控制输出I_C2是一个正值，因此，作为积分电路74的输出，电流指令I_p2就增大了，结果是，作为加法器76的输出，电流指令I_p3也增大了，电流指令I_p3通过低优先电路80后就成为输给驱动电动机控制系统的参考量Ir，由于指令电流I_p2不断增大，以致于指令电流I_p3超过了电流极限指令I_pmax成为参考量Ir以代替指令电流I_p3。

再回到步308，若差分△f被判定为负，运算就跳到步316。这时，主动轮的运行状态处于模式B₁中，主动轮的相对速度V_S不断增大，因此，电枢电流I_M必须迅速减小以降低驱动转矩T_M，为此目的，就将控制输出I_C2（＝G₇·△f/△V_S，其中G₇是一个正值常数）传给积分电路74。在这种情况下，由于控制输出I_c2是一个负值，积分电路74的输出，即指令电流I_p2就减小了。于是，指令电流I_p3也减小了，此外，若在步310中，判定关系△f≧0成立，运算就进到步318，这种情况表明主动轮的运行状态处于模式B₂中，即相对速度V_S已开始减小，如前所述，在这种情况下，为有效地利用粘着力，最好是使电枢电流I_M渐渐增大，但是增加的速度很慢，以防再次发生打滑，然后，在满足指令电流I_p3不大于电流极限指令I_pmax的条件下（见步318和320），产生正值控制输出I_C2（＝G₈·△f/△V_S其中G₈是一个正值常数），积分电路74输出的电流指令I_p2由于控制输出I_C2是正值而增大，因而指令电流I_p3超过电流极限指令I_pmax，也就是当步318的答案是否定的时候，就使控制输出I_c2为零，而将低优先电路80输出的电流极限指令I_pmax作为参考量I_r而输出。

图11给出的是，在上述实施方案中，各个指令电流I_p1、I_p2和I_p3以及车行速度V和主动轮周缘速度V_M，随时间t的变化曲线。此外，这里假定了指令电流I_p3小于电流极限指令I_pmax，前面曾经提到过，指令电流I_p1的值所对应的驱动转矩是如此之小（见图11（a）），以致仅仅能造成正常轨面情况下的打滑，这个指令电流I_p1的值使驱动电动机电流I_M增大，从而产生牵引力f和相对速度V_S，最初，在状态模式A₁中，变化率△f/△V_S是比较大的，这样，指令电流I_p2就随着时间逐渐增大（见图11（b）），结果使指令电流I_p3也增大（见图11（C）），从而使驱动转矩T_M增大，当牵引力f变得接近其最大值f_max时，变化率△f/△V_S变小了，指令电流I_p2的增加率，随着变化率△f/△V_S的减小而减小，当牵引力f达到其最大值f_max时，关系式△f/△V_S＝0成立，于是指令电流I_p2的增加率就等于零，换句话说，指令电流I_p2总是趋近一个对应于最大牵引力f_max的值，当在f_max点运行时，若由于运行状态暂时变化而发生打滑，使运行状态变成模式B₁，指令电流I_p2就会急剧减小，从而降低驱动转矩T_M。结果是，相对速度V_S开始下降，运行状态变为模式B₂，如上所述，在模式B₂中，指令电流I_p2渐渐增大，使得驱动转矩T_M也渐渐增大，这样，相对速度V_S就继续减小，当相对速度V_S减小到低于一个能使最大牵引力f_max得以恢复的数值，运行状态进入模式A₂后，就使指令电流I_p2迅速增大。这样，相对速度V_S开始再度增大，而运行状态则进入模式A₁，在模式A₁中，指令电流I_p2继续增大并向使△f/△V_S＝0的值靠近，使牵引力再次靠近最大牵引力f_max，电流指令I_p3是I_p1与I_p2的和（当I_p3＜I_pmax时），I_p3的功用是控制驱动转矩T_M，使主动轮在能产生最大牵引力f_max的相对速度条件下进行加速。其次，当轨面很干、最大牵引力f_max的值很大时，电流指令I_p3则继续增大，直到等于电流极限指令I_pmax，这时，低优先电路80（图9）就被用来保持参考量I_r，使其等于电流极限指令I_pmax，当轨面情况被错误地改变，以致发生打滑，运行状态变成模式B₁，这时就使控制输出I_c2成为负值，从而使指令电流I_p2减小，指令电流I_p3也随之减小，结果是，关系式I_p3＜I_pmax立即成立，打滑很快就被制止。

如上所述，本实施方案中的控制器的优点在于打滑的次数进一步降低，因为牵引力总是向其最大值f_max靠近。

此外，在图9所示的实施方案中，采用与变化率△f/△V_S成比例的信号，作为控制输出I_c2，但是不应当只限如此，可以使用任何信号，在状态模式A₁及A₂中迅速增大指令电流I_p2，并在状态模式B₁中急速减小指令电流I_p2，以及在模式B₂中渐渐增大指令电流I_p2。例如下例信号可以认为适用于模式B₁中：

（1）I_c2＝-G₉·V_S（与相对速度V_S成正比）

（2）I_c2＝-G₁₀·△V_M（与主动轮周缘速度的差分△V_M成正比）

（3）I_c2＝-G₁₁·△V_S（与相对速度的差分△V_S成正比）

（4）I_c2＝G₁₂·△f（与牵引力的差分△f成正比）

（5）I_c2＝-C₂（等于常数）

下列信号可以认为适用于模式B₂中：

（1）I_c2＝G₁₃·V_S（与相对速度V_S成正比）

（2）I_c2＝-G₁₄·△V_M（与周缘速度的差分△V_M成

正比）

（3）I_c2＝-G₁₅·△V_S（与相对速度的差分△V_S成正比）

（4）I_c2＝G₁₆·△f（与牵引力的差分△f成正比）

（5）I_c2＝C₃（等于常数）

下列信号可以认为适用于状态模式A₁和A₂中：

（1）I_c2＝G₁₇·｜△f｜（与差分△f的绝对值成正比）

（2）I_c2＝C₄（等于一个常数）

在上面描述的实施方案中，述及电动机主电路中只有一个驱动电动机。在下面将讲解本发明如何应用于一个电机车有若干个驱动电动机的情况。图12给出一个例子，其中的电机车主电路使用一个斩波器控制三个并连的驱动电动机。例如在一个有六个驱动轴的电机车上，在很多情况下是把驱动电动机分成两组，每组三个电动机，每一组设一个斩波器，彼此无关地控制每组电动机。图12就是这样的一个实施方案，用在上面所说的电机车上，用来控制两组中的一组电动机。

在图12中，编号12a，12b，12c分别代表驱动电动机14a，14b，14c的电枢，16a，16b，16c代表各电动机的磁场线圈，如图12所示，三个驱动电动机14a，14b，14c彼此并连，三个电枢电流由一个斩波器20加以控制，图中编号18a，18b，18c分别代表与驱动电动机14a，14b，14c有关的续流二极管，编号24a，24b，24c代表测速发电机，该测速发电机分别装在由电动机14a，14b，14c驱动的车轮轮轴上，并对应由电动机驱动的主动轮的周缘速度V_M而输出信号。编号84代表一个最大值探测电路，用以输出三个输入信号V_Ma，V_Mb，V_Mc中的最大的信号值，最大值探测电路84的输出用作图2和图9所示实施方案中的周缘速度V_M。编号86代表一个最小值探测电路，该电路收取另一个最小值探测电路（图中未画出，是为另一组驱动电动机设置的）的输出信号88，也收取来自测速发电机24a，24b、24c的信号V_Ma，V_Mb，V_Mc，并输出这些信号中的最小值信号，这个最小值信号用来作为图2和图9所示实施方案中的车行速度V，编号30a，30b，30c代表三个电流互感器，用以分别探查各驱动电动机14a，14b，14c的电枢电流I_Ma，I_Mb，I_Mc。编号90代表一个最小值探测电路，用以输出三个输入信号I_Ma，I_Mb，I_Mc中的最小值。这一最小值用I_M1代表。信号输出I_M1用作图2和图9所示实施方案中的电枢电流I_M，以上述方法取得的车行速度V，周缘速度V_M和电枢电流I_M1可以输进控制器26，而其中所需的牵引力f，相对速度V_S，以及差分△f和△V_S可自与前述实施方案相同的方法取得。控制器26的作业结果就用作图2所示电路的控制输出I_c1，或图9所示电路的控制输出I_c2。

在这一实施方案中，还设置另一个最大值探测电路92，这一电路收取探得的电枢电流I_Ma，I_Mb，I_Mc，并输出对应于最大电枢电流值的一个信号，作为电枢电流I_M2，这一电枢电流信号I_M2进入减法器38。在减法器中，计算电枢电流I_M2与参考量I_r之差，而I_r得自上面所说的运算。按照减法器得出的差值，ACR22对斩波器20进行控制。此外，输给减法器38的电枢电流反馈信号I_M2使用的是：最大值探测电路92输出的三个驱动电动机 14a，14b，14c的电枢电流I_Ma、I_Mb、I_Mc中的最大值。但是减法器也可以使用I_Ma，I_Mb，I_Mc平均值。

如上所述，本实施方案的设计是想求出相对速度V_S，牵引力f，及其差分△V_S和△f，为此，将探得的所有主动轮周缘速度中的最小值定为车行速度V，将探得的各组主动轮周缘速度中的最大值定为打滑的主动轮的周缘速度V_M。并将探得的各组中最小的电枢电流值定为电枢电流I_M。此外，这一实施方案的设计是要控制牵引力f，使其总是向其最大值f_max靠近，其作法与前面说过的实施方案相同，各组主动轮周缘速度中的最大值和电枢电流中的最小值可以看成是主动轮与最大相对速度相关的两个数值。本实施方案的设计就是选择有最大相对速度的主动轮作为有代表性的主动轮，并对其牵引力f进行控制，以使其靠近其最大值f_max。对于属于同一组的主动轮来说，各主动轮之间在牵引力f上的差别，特别是在使牵引力达到其最大值的相对速度V_S上的差别，一般地说，是不大的。因此，使用上述方法是能使一组中的各主动轮的牵引力f近似地趋近牵引力的最大值f_max。本实施方案的优点是控制装置比较简单和便宜。

在所有上述实施方案中，控制器26完成的作业是取得当时的牵引力f，并对应取得的牵引力f。给出控制输出I_c1或I_c2，但是，也可以不用牵引力f，而用公式（1）右边第一项中的驱动转矩T_M，或与驱动转矩T_M相对应的电枢电流I_M，来进行同样的上述控制，这种情况从考察以下事实是不难理解的，这个事实就是牵引力的差分△f的正负符号与主动轮周向驱动转矩的差分的正负符号是一致的。如图6所示，最初，运行状态的模式A₁和A₂属于蠕滑区域，这里的相对速度V_S是不大的。在这个区域中，通常认为主动轮处于粘着状态。因此，由于公式（1）右边第二项的值是如此之小，以致于可以忽略不计，于是关系式f≈T_M/r就成立了。这样，两个差分△f和△T_M之间就有着同样的关系△f≈△T_M/r，因此，△f和△T_M的正负符号是彼此相同的，其次，运行状态模式B₁和B₂属于打滑（或溜移）区域。在这里，公式（1）右边第二项的值大约为蠕滑区中的十倍，因此是不能忽略的，如图6所示，模式B₁代表相对速度V_S正在增加的运行状态，相对速度V_S的增加引起驱动电动机的反电动势的增加，结果使得驱动电动机的电枢电流I_M减少，从而也使驱动转矩T_M减少，这也就是说△T_M＜0，如图6所示，在模式B₁中，关系式△f＜0成立，于是差分△f和△T_M的符号都是负的，其次，在模式B₂中，如图6所示，相对速度V_S渐渐减少，从而使驱动电动机的反电动势也随之减少。这样，电枢电流I_M就会增加，而驱动转矩T_M也随之增加，这就是说△T_M＞0，由于在模式B₂中，关系式△f＞0成立，因此△f和△T_M都是正值。

此外，让我们回顾一个轨道表面从湿变干的情况，在这种情况下，相对速度V_S逐渐减少，从而驱动电动机的反电动势也随之减少，其结果是：电枢电流I_M增加，从而驱动转矩T_M也随之增加，关系式△f＞0成立，因而差分△f和△T_M的符号都是正的，事实上，驱动电动机反电动势的变化所造成的电枢电流I_M的变化，由于电动机绕组的电感而有一定程度的延迟。电枢电流变化的大小是上下波动的，这是由于以下三个原因，即电动机电路中的电阻，用以控制恒定电流的电动机电流反馈装置，以及控制系统的常数等等。在没有电流反馈和电动机电路电阻很小的情况下，电枢电流变化的幅值是比较大的，考虑公式（1）右边的第二项，不论电动机电路常数等因素为何，也不论有无电流反馈，都能获得牵引力f。

如上所述，当运行状态处于差分△f和△T_M具有相同符号的模式中时，可以用驱动转矩的差分△T_M来代替牵引力的差分△f，以使控制器26完成其控制作业，如众所周知，驱动转矩T_M与电枢电流I_M有关，因此，也可以用电枢电流的差分△I_M来使控制器26完成其作业，利用这些方法可以使控制装置更为简单。

在上述实施方案中，电枢电流反馈给减法器38、28，用以自动地控制电枢电流I_M，使其数值对应于一个电流指令，但是对本发明来说，这一电枢电流反馈并非是必不可少的，本发明可以用在一个没有这一电枢电流反馈的电车上。此外，曾经述及将测速发电机装在从动轮轮轴上，作为探查车行速度的方法，但是，事实上也可以使用其它方法，如使用一个多普勒雷达以探查车辆相对于地面的速度。

此外，上面是以动力运行中发生打滑现象为例而进行描述的，很明显，本发明也适用于制动时可能发生的溜移现象，当发生溜移时，就有V＞V_M，相对速度的计算器应当加以改变以完成V_S＝V-V_M的运算。此外，在驱动系统方面，可以使用任何驱动系统，例如，控制器不应规定必须是斩波器控制系统，可以用使用相位控制系统或逆变器控制系统。另外，还可以用感应电动机作为驱动电动机以代替上面所说的直流电动机，另外，本发明还能用于柴油电传动机车。

虽然我们在这里显示和描述了本发明所用的一些装置和控制方法，但是应当理解，与上述本发明略有不同的各式各样的变化和修改是能作到的，这种变化和修改不脱离本发明的精神和范围，因而应认为是属于本文后面附带的权利要求的范围以内的。

Claims

1、用于轨道车辆控制设备的一种控制方法，使用这种控制方法的上述轨道车辆控制设备中包括：一个驱动轨道车辆的驱动电动机；第一装置根据指令控制车轮和车辆行驶的轨道之间的作用力；第二装置监测车辆轮周相对车辆对地速度的相对速度；第三装置用来当第二装置监测的相对速度超过一定值时检测车轮滚动所不容许的非粘着状态并响应检测到的上述状态产生一个矫正信号以降低给上述第一装置的指令，从而减弱车轮与轨道之间的作用力；

对具有上述轨道车辆控制设备的系统进行控制的方法中，其特征在于有以下步骤：

计算相对速度随时间的变化率：

计算车轮和铁轨之间作用力随时间的变化率：

当相对速度相位偏转的变化率不同于作用力的相位偏转变化率时，产生一个矫正信号。

2、一种如权利要求1所述的用于轨道车辆控制设备的控制方法，其特征在于：只当相对速度的变化率为正值时，才产生用以减少指令的矫正信号。

3、一种如权利要求1或2所述的用于轨道车辆控制设备的控制方法，其特征在于的矫正信号通过一个延时元件，该延时元件的特点是：当其输出信号增大时，其时间常数很小，而当其输入信号减小时，其时间常数则较大。

4、一种如权利要求1或2所述的用于轨道车辆控制设备的控制方法，其特征在于：当相对速度的变化率为负，而轮与轨间作用力的变化率为正时，产生矫正信号以增大权利要求1中所述的指令。