基于试验与仿真相结合的空气制动流体方程解析

国内重载货运列车技术发展迅速,尤其是新型货车制动机技术,对长大编组的列车而言,进行空气制动性能试验的难度也在增加。每辆货车制动机结构的特性和设计参数相同,并且单车试验性能一致,但在列车管初充气和制动缓解工况下气压传递过程有所不同。通过建立列车制动管路气压数学模型,结合单阀、单车实物试验,建立整列车关于制动工况和缓解工况的半实物仿真试验平台。半实物仿真试验平台要求仿真模型通过硬件接口进行实时控制,并根据试验采集的真实数据,对模型进行修正,确保建立的试验仿真模型合理与科学,并运用制动空气流体力学方程进行解析与求解。文章采用空气动力学偏微分方程组求解,运用特征线法和气容容积充放气模型进行解析仿真计算,结合修正函数进行实时修正,实现半实物仿真试验系统实时控制的功效,为建立智能化试验平台,建立理想的数学模型提供理论基础。     

轨道交通列车制动性能半实物仿真试验方法研究

随着铁路货车制动技术快速发展,新型控制阀不断涌现,列车编组辆数不断增加,传统的列车制动性能试验设备已经不能满足发展需要。引入计算机虚拟仿真技术,探索列车制动性能智能化试验方法及装备,是提升试验研究能力的必由之路。提出了基于虚拟仿真技术与实物试验台相结合的列车制动性能半实物仿真试验新思路。介绍了半实物仿真试验方法及技术方案、制动系统虚拟仿真模型建立、接口设备及控制系统研发、实物列车制动性能试验台研制及试验系统试验验证情况。     

基于CompactRIO的列车制动智能化试验平台研究

为了适应列车制动机技术发展,利用智能化技术研制一种新型列车制动模拟试验系统,将实物制动试验装置与计算机控制的虚拟制动仿真试验系统有机联成一体。在分析制动作用过程压力气体状态方程以及流体变化特征基础上,推导能反映阀体结构和气压变化特征的模块化制动机数字模型,建立了反映列车制动性能特征的仿真试验系统以及与试验装置相联的接口系统。通过不同编组车辆制动系统试验验证,证明了所建立的制动模拟试验系统符合实际制动试验规律,可以作为研究制动机性能的试验平台。     

基于AMESim的列车制动系统建模及半实物仿真研究

采用AMESim软件建立了地铁列车架控制动系统仿真模型,设计了半实物仿真平台,测试结果表明制动系统仿真模型和半实物仿真平台满足测试要求。     

基于气动系统流体方程的货车制动性能分析

为建立反映货车制动系统制动性能特征的空气制动机数学模型,分析货车制动机在各工况下的工作过程,将制动机模型划分为对应的各个功能模块。在解构各模块制动管路流体作用平衡的基础上,推导气体状态方程,建立常用制动模块下的列车管减压和制动缸升压的数学模型,并与货车制动系统结合组成仿真模型;分析制动机结构参数对制动性能的影响,得到反映结构要素和流体传递过程影响因素的模块化的基本模型,并通过试验数据验证建模的正确性和可行性。最后,结合模型和试验,得到长大编组列车不同车辆位置对制动性能的影响,为之后建立更为完整的整套货车制动系统数学模型提供了可参考的建模方法和研究思路。     

基于LoRa通信的ECP制动性能试验研究

为验证ECP制动（电控空气制动）相对于空气制动的技术先进性,文章提出一种基于LoRa通信的ECP制动系统,并在实验室进行了万吨编组列车的常用制动、紧急制动、阶段制动和循环制动等制动性能试验。试验结果证明ECP制动可显著提高编组列车制动响应速度,有效改善列车操纵能力,提高列车运行效率。     

基于车辆滚动制动试验台的轨道交通列车动态制动性能试验研究

长期以来,列车制动系统在实验室内只能进行制动阀和制动系统静置试验,难以直接测试列车实际动态制动性能,因而对于长大货物列车制动性能及引起的纵向动力学效果难以判断。为此提出了基于滚动制动试验台进行车辆动态制动试验,即将虚拟列车制动系统模型与实际车辆制动系统组合,应用虚拟列车制动系统模型,通过计算机控制模拟不同编组列车的不同位置车辆的制动管路气压曲线,控制滚动制动试验台上单车做各种制动试验,以得出比较准确的列车各个车辆的实际动态制动效果。滚动制动试验台上车辆实际制动减速度和车辆前后拉杆承受的纵向力,为进一步评估各种编组列车制动纵向动力学性能提供了准确的依据,为长大货物列车运行安全提供了可靠的评估试验仿真装置。     

列车空气制动系统数值仿真

根据气体流动理论和120阀原理建立了列车空气制动系统仿真模型。介绍了机车自动制动机和车辆120阀模型的组成，各种功能的实现方法，给出了各种编组长度和各种减压量的制动缓解和紧急制动仿真结果，并与实验结果进行了对照，结果表明，该程序系统能很好地仿真列车制动系统性能，该系统可以用于分析制动过程。为制动系统的设计和改进提供了有力的分析工具。     

列车空气制动系统仿真的有效性

根据气体流动理论建立货运列车空气制动系统模型,概述管路内气体流动方程、制动系统中用到的各种边界方程和容器内气体压力的计算方法。利用基于气体流动理论开发的列车制动仿真系统,计算长、短编组列车的常用制动、缓解和紧急制动特性,并与试验结果进行对比。结果表明,计算得到的列车管、制动缸、副风缸、加缓风缸等的空气压力随时间的变化与试验结果非常接近,说明基于气体流动理论的空气制动仿真系统能够很好地模拟制动系统中气体流动和阀内动作过程。该仿真系统可以模拟最多4台机车组成的组合列车,不仅能仿真制动系统动态压力变化过程,而且其计算结果可以用于制动距离的计算,并通过数据传送实现列车纵向动力学分析程序的无缝连接。     

动车组制动控制系统半实物仿真平台的设计与实现

为了给实际动车组制动控制系统的研发和技术改进提供测试和验证平台,在对制动控制系统原理及制动功能分析的基础上,以CRH2动车组中一动一拖基本制动单元为对象,通过分析制动控制装置的输入输出信号,完成了制动控制系统半实物仿真平台硬件系统的设计和构建,以及制动控制相关的所有功能软件的设计;并经过软硬件系统的联合调试,有效实现了列车制动过程的半实物仿真运行。试验结果表明,所设计平台能够模拟实际运行环境,能够准确而较为真实地反映动车组的制动控制性能,达到了预期目标。