轴托式悬挂与空心轴架承式悬挂牵引传动装置的比较

现在，电力机车牵引传动系统普遍采用轴托式和空心万向轴架承式传动装置，这两种传动装置各有优点和不足。从20世纪90年代起，最高运行速度达到140km／h的货运电力机车开始采用技术性能优于整流子的异步牵引电机，同时使用轴托式传动装置。此后，技术性能更优、但制造成本较高的空心万向轴架承式传动装置也逐步得到更多运用。德国铁路现在运营的电力机车：145、152和185系列机车采用的是轴托式悬挂，101、1465N182系列机车则是用空心万向轴架承式悬挂传动装置。对于任何一种牵引传动装置，必须根据其技术经济特性和实际运用进行合理选择。近年来，德国铁路对轴托式悬挂与空心轴架承式悬挂牵引传动装置的技术经济特性进行了比较研究，无论采用哪一种牵引传动悬挂方式，基本要求是：电力机车使用年限30年，电力机车按照最高运行速度的走行里程1050万km（年平均35万km），不同系列电力机车的无故障走行里程33万～38万km（发生故障之间的平均值）。     

电动车组牵引传动系统的实时仿真研究

通过分析某电动车组牵引传动系统的结构和工作原理,基于Simulink建立包含牵引变压器、四象限变流器、中间直流回路、PWM逆变器和牵引电机5个子模型的牵引传动系统离散数学模型,并联合dSPACE实时仿真器建立包含虚拟牵引传动系统、牵引控制器和接口箱的牵引传动系统实时仿真平台,以模拟电动车组运行时的牵引传动系统,并首次通过虚拟司控台和电动车组中央控制系统,模拟牵引传动系统对司机操纵的响应.利用该实时仿真平台对牵引控制器车载程序进行测试,得到的牵引特性曲线与给定的牵引特性曲线基本一致,牵引和制动工况下的四象限变流器和牵引电机的电压和电流也满足牵引和制动控制的要求,表明所建立的牵引传动系统实时仿真平台能够较准确地模拟实际电动车组牵引传动系统的运行,平台中的虚拟牵引传动系统可代替实际传动系统用于电动车组牵引控制器的研究及测试.     

牵引电机轴承布置对齿轮传动装置的影响

介绍了机车牵引电机轴承布置的主要方式,通过分析表明和谐2牵引电机轴承布置方式具有电机的轴承受力较小和主动齿轮轴变形较小的技术特点,该结构的齿轮传动装置更适宜于大功率牵引电机的使用。     

考虑齿轮传动系统的重载电力机车轴重转移研究

基于刚体多体动力学理论,考虑含牵引电机与齿轮传动系统的动力传递系统的功能与特点,建立某型HX重载电力机车三维动力学模型。同时,推导了该型采用抱轴式对称布置牵引传动装置的重载电力机车的轴重转移理论解析计算公式,计算获得了准静态工况下该型重载电力机车轴重转移结果。通过对比两种方法计算结果表明,解析计算公式能够比较准确地获得2(B_0-B_0)轴式机车抱轴式对称布置牵引传动装置的轴重转移结果;此外,在考虑齿轮传动系统的影响后,机车多体动力学模型与理论解析方法计算结果吻合较好,能够反映实际运行过程中机车的动态轴重转移情况。     

地铁永磁直驱牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真研究

文章以地铁永磁直驱系统为对象,具体阐述了牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真系统的设计与实现过程,首先建立地铁永磁直驱牵引传动系统主电路的“CPU+现场可编程门阵列(FPGA)”模型,将其与车载牵引控制器(TCU)实物进行联合调试仿真,并通过对比仿真结果与地面联调试验数据进行验模,仿真结果与设计目标转矩的相对误差满足±5%的要求;然后联合车辆动力学模型,搭建牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真平台,通过牵引传动模型对车辆动力学模型施加电机转矩,并将车辆运行速度反馈给牵引传动模型,实现牵引传动和动力学的动态协同仿真。结果表明,车辆动力学响应可反映电机转矩脉动的影响,计算结果的频率成分更加丰富,更加符合真实情况,与单学科仿真相比更加具有优势。     

高速列车牵引传动系统机电耦合振动及其影响因素分析

高速列车牵引传动系统是一个典型的机电耦合系统,由于驱动装置存在弹性,各部件间会因系统不稳定因素产生沿旋转方向的振动。主要针对高速列车牵引传动系统机电耦合振动现象及其影响因素进行分析,首先用双惯量模型表示传动装置,分析了机械结构的谐振频率,建立了高速列车传动系统模型,对系统稳定性以及参数影响度进行了分析,着重分析了速度控制器和电流环参数对稳定性的影响;然后在双惯量模型分析的基础上,建立了考虑齿轮箱弹性悬挂的扭转-弯曲耦合振动模型,将系统的电气振荡转化为机械振动,分析了系统电气参数对振动的影响;在小功率实验平台上,模拟再现了机电耦合振动现象,验证了本文的结论。     

动车组牵引传动系统HIL仿真平台被控对象建模研究

讨论了动车组牵引传动系统HIL仿真平台被控对象正常建模和故障建模,包括牵引变压器、四象限整流器、中间直流回路、逆变器和牵引电机等,故障模型是在正常模型基础上完成的,两者均以状态方程形式实现。     

考虑装配过盈和运行载荷的牵引电机转轴应力分析

基于弹性力学理论,文章主要分析了考虑装配过盈和运行载荷的牵引电机转轴应力计算方法,并以某型大功率牵引电机为例,通过ANSYS Workbench对转轴进行了静态结构仿真,对比和验证了理论分析方法。结果表明,理论计算结果与有限元仿真结果接近,该计算方法能够满足转轴过盈配合应力分析的要求,有助于为电机转轴过盈连接的合理设计提供理论指导。     

基于Romax软件的机车牵引齿轮优化设计

牵引齿轮传动系统是机车行走部的关键部件之一,它是将电机输出扭矩传递给机车轮对以实现牵引的装置。传统的牵引齿轮设计计算,未考虑实际运行在各种工况下齿轮啮合错位,在齿轮传动系统的设计及计算中存在着弊端。文章以某新型设计机车驱动系统参数为模型,通过Romax软件建立齿轮传动系统模型并进行分析,最后提出了优化设计方案。     

考虑轮轨作用的地铁车辆电机负载模型研究

牵引电机负载模拟是轨道车辆牵引传动系统仿真中不可缺少的重要环节,传统的电机负载模型由于没有考虑轮轨关系而无法应用于地铁黏着控制算法的研究.在分析了地铁车辆力传递关系的基础上,提出用考虑轮轨作用的力传递模型来替代传统的阻力负载模型,可以模拟地铁车辆在运行中出现的空转现象,验证黏着控制策略的控制效果,整定控制参数.结合北京地铁13号线实车参数和牵引特性,验证该负载模型应用于黏着控制研究的有效性和可用性.     

鼓形齿联轴节注油压装及退卸工艺的研究

1 问题的提出。电动车组动力转向架传动装置由一级齿轮减速箱和鼓形齿联轴节2部分组成。牵引电机安装在转向架上，动力经鼓形齿联轴节传递给主动齿轮。鼓形齿联轴节组装在主动齿轮轴(或电机轴)上，连接方式有键连接和无键过盈连接。键连接采用热套工艺，组装过程中过盈量不易控制，且随机性较大，拆卸时退卸力很大，经常有退不下来的现象，给维修带来较大的麻烦，而且大大地增加了维修成本。     

重载牵引用内燃机车三相交流传动系统的研究

正在开展下一代重载牵引用电传动内燃机车传动系统的研究。这种传动系统的特征是具有三相牵引电动机和采用最新的功率半导体器件的功率变器。功率半导体器件的技术发展和这些器件冷却方式的改进促进了三相感应电动机在牵引传动装置中的应用。美国ＧＭ公司的ＥＭＤ与德国西门子公司正在联合开发采用这种传动装置的大牵引力机车的样机。     

三电平逆变器无拍频控制策略研究

在高速动车组牵引传动系统中,当单相脉冲整流器工作时,会在主牵引传动系统的中间直流电路产生2倍于电网频率的脉动电流分量,该脉动电流传递到逆变器输出端会在牵引电机上产生拍频现象,引起转矩脉动和牵引电机过热。本文提出:若逆变器处于同步脉冲调制阶段而输出电压可调,可采用无拍频控制策略,根据与直流侧电压变化成反比例的关系调节参考电压幅值,保证输出波形的正弦性;若逆变器处于单脉冲控制阶段,逆变器输出电压恒定而频率可调,则可采用无拍频控制策略,瞬时改变逆变器的频率。模型仿真以及对小功率异步牵引电机系统的实验表明,这些策略使拍频现象得到较好的抑制。     

高速铁路车—网间电耦合阻抗特性及稳定性分析

基于多导体传输理论将AT牵引供电网等效为链式网络,每隔1km设置1个切面从而得到牵引供电网的Π型等效电路模型,再将高速列车的逆变器—电机系统简化为电阻负载,建立列车牵引传动系统模型,从而构成车—网系统模型;采用电流谐波检测法得到牵引供电系统的输出阻抗和网侧变流系统的输入阻抗,运用阻抗比的稳定性分析方法分析牵引变流系统的稳定性,并基于MATLAB软件仿真分析列车位置及其输入阻抗对变流系统失稳的影响。结果表明:当列车输入阻抗小于牵引供电系统输出阻抗时,车—网阻抗为强耦合,变流器控制参数设置不当会引起列车牵引系统不稳定;反之,车—网阻抗为弱耦合,此时列车牵引系统稳定。     

动车组牵引电机接地故障预测

牵引电机是动车组动力传动系统中的关键部件,在牵引电机故障中最常见的故障为牵引电机接地故障。通过对某动车组牵引电机控制单元的历史数据挖掘,实现对牵引电机接地故障的预测。数据挖掘建模使用了RBF神经网络、决策树和支持向量机3种机器学习算法。试验结果表明,3种算法的预测准确度均高于84%,其中决策树相较于RBF神经网络和支持向量机,具有更高的预测精度,模型预测精度达到85.6%。因此,选取决策树模型预测动车组牵引电机接地故障的发生。     

基于多仿真器的牵引传动系统实时仿真研究

硬件在回路实时仿真可以有效地对高速列车牵引传动系统控制器进行测试,特别是在极限、故障条件下各种工况的测试,以提高控制算法验证效率。以高速列车牵引传动系统为研究对象,建立基于dSPACE的多仿真器硬件在回路仿真实验系统。首先,介绍高速列车牵引传动系统的主要构成,研究系统模型划分方法;其次,建立基于ADC方法的电力电子变流器数学模型,通过离线仿真验证模型的有效性;牵引传动系统小步长部分的数学模型通过FPGA实现,使该部分的仿真步长达到纳秒级,提高实时仿真的准确性。实验结果表明:实时仿真系统的有效性和可信度较高,可以有效测试高速列车牵引传统系统控制器的性能,加快控制算法的验证。     

高速列车牵引传动系统协同仿真研究及软件设计

为完善高速列车耦合大系统仿真平台,开展三电平牵引传动系统全速域动态仿真建模和协同仿真软件设计的研究。基于牵引传动系统主电路的拓扑结构和三电平逆变器的工作原理,设计用作列车中速区的同步7脉冲和同步5脉冲SVPWM算法,以提高列车中速区SVPWM算法的谐波性能;在此基础上,采取用MATLAB/SIMULINK软件建立牵引传动系统全速域动态仿真模型、用VC++软件编制交互界面和数据可视化等上位机程序的混合编程方法,实现高速列车牵引传动系统与运行控制系统间的协同仿真;在不同仿真模式、不同运行工况下对设计的算法、模型和编制的协同仿真软件进行验证。结果表明:能够实现在闭环控制下不同同步脉冲调制间的平滑切换,可较好地反映高速列车牵引传动系统的实际运行情况,满足协同仿真的设计要求。     

高速动车组牵引传动控制系统仿真研究

以CRH380A型动车组为研究对象,阐述了牵引传动系统的工作原理,探讨了脉冲整流器的瞬态电流控制策略和三电平逆变器的空间矢量脉宽调制技术。着重分析了转子磁场定向间接矢量控制和牵引传动控制系统的工作原理。根据CRH380A型动车组实际设计参数,构建了牵引传动控制系统的MATLAB仿真模型,分析了该模型在牵引工况、再生制动工况和不同运行速度下的电机输出转矩和定子相电流波形。仿真结果表明,所建的恒速控制模块能够实现动车组在牵引恒速、惰行和再生制动恒速等不同运行状态间的平滑切换;牵引传动控制系统仿真模型能够实现动车组在牵引和再生制动工况下的稳定运行,达到了预期目标。     

动车组牵引电机矢量控制系统几项关键技术

基于高电压、大电流IGBT功率器件的牵引逆变器及异步牵引电机已成为高速动车组牵引传动系统的主流电路结构,矢量控制技术作为一种高性能的异步牵引电机控制策略得到广泛应用。现从实用性角度出发,介绍了动车组牵引电机矢量控制系统的几项关键技术,包括电压电流测量、电压解耦算法、转子磁链观测模型、定子频率校正、多模式PWM调制。     

基于预测电流控制的CIT400高速综合检测列车运行特性仿真分析方法

基于CIT400高速综合检测列车牵引传动系统的结构和牵引特性,运用MATLAB/Simulink软件建立预测电流控制下的高速综合检测列车牵引传动系统仿真模型,仿真分析列车在牵引和制动工况下受电弓短时断电及网压波动时的运行特性,并与实测数据进行对比分析。研究表明:仿真结果与实测数据基本一致,建立的仿真模型能正确反映列车的运行特性,能够满足列车实际运行的动静态要求。