基于虚拟样机的机车黏着控制研究

为了抑制轮对空转并最大限度利用轮轨黏着能力,需要开发基于虚拟样机和现代控制理论的机车黏着控制技术.建立了大功率机车牵引列车及电气牵引传动系统的机电一体化动力学模型,考虑到了大蠕滑率时轮轨黏着负斜率特性、电机磁饱和及转矩机械特性,对机车驱动过程进行仿真研究.提出通过检测同一转向架内不同轴之间的最大角速度差和角加速度差,实时计算轮轨黏着度,并采用模糊控制策略的黏着控制方法.仿真结果表明:在不同轨面及运行工况下,黏着控制使得轮轨有效黏着系数保持在黏着峰值,提高了机车的牵引性能;轮对的蛇行运动使得黏着控制中产生波动现象,波动频率与蛇行运动频率一致;针对不同结构参数机车和运行工况,黏着控制参数需要优化以达到最大的轮轨黏着利用率.     

铁道轮轨黏着系数

铁道轮轨黏着限制对铁道列车安全运行至关重要,尤其现代高速列车速度已达350—360 km/h,并有向400 km/h甚或以上推进的趋势,所以高速轮轨黏着条件能否支持高速牵引力与制动力就是一个现实课题。时至今日,尚无法用理论方法推算轮轨黏着系数公式格式和数值范围,只能用纯经验方法处理。本文推荐常规列车中不同型式机车(牵引)计算黏着系数的实用公式,并提供3种核算利用黏着系数的方法,基于核算、分析与讨论若干类别的高速列车利用的黏着系数范围与少数既有的高速黏着系数公式之间的位置与关系,最终推荐中国湿轨黏着系数的实用公式(μ_j=0.04+13.7/120+v),作为高速列车(牵引与制动)统一的计算黏着系数公式以及常规列车的(制动)计算黏着系数公式。     

基于最优蠕滑辨识的高速列车黏着控制研究

针对高速列车黏着控制提出一种最优蠕滑辨识方法,通过仿真分析验证该方法的有效性。通过捕捉瞬态控制和稳态控制切换时的蠕滑率作为控制基准值,以模糊控制方式对控制基准值进行调节,实时辨识轨面最优蠕滑率。该方法以最优蠕滑率为控制目标达到获取最优黏着控制效果,实现了最大黏着系数利用、提升牵引力发挥稳定性的目的,为黏着控制在高速列车领域的应用提供了指导。     

高速铁路三维轮轨瞬态滚动接触-冲击模型参数研究

为进一步研究车辆轨道接触特性和钢轨损伤,采用显式有限元法建立适用于三维轮轨瞬态滚动接触分析的有限元模型,将轮轨间黏着系数、牵引系数、列车速度等考虑在内,研究不同模型参数对轮轨瞬态滚动接触计算的影响.通过详细对比分析扣件系统、钢轨长度、轨道板及参数对轮轨瞬态接触解的影响,并结合车轮模态分析结果,引入不同波长的轨面几何不平...     

我国机车牵引装置模式研究

分析了机车牵引装置与黏着质量利用率的关系,对我国主要的机车牵引装置模式进行了研究,指出机车牵引装置应该具有良好的运动学、动力学性能,以使机车具有良好的黏着质量利用率,并对高速列车、重载机车的牵引装置模式提出了建议。     

广州地铁速度120km/h车辆自主牵引系统防滑控制策略优化

阐述了地铁车辆轮轨间的黏着特性,介绍了广州地铁3号线120km/h车辆自主牵引系统的黏着控制策略,重点对列车防滑控制逻辑进行分析,包括滑行检测逻辑和力矩减载恢复逻辑。试验表明,自主牵引系统的防滑控制逻辑能有效检测到滑行现象,及时对力矩进行调整,有效提高了黏着控制性能。     

地铁车辆牵引仿真计算

介绍了地铁车辆仿真系统的建模和计算过程,建立了列车牵引、电制动特性模型和仿真计算模型,以基本动力性能要求和列车运行能力要求为输入,仿真得到列车牵引、电制动特性曲线,并对典型区间及实际线路进行模拟运行,通过对比分析仿真和实际运行数据,为地铁牵引系统国产化研制提供参考。     

地铁牵引仿真计算中的牵引策略研究

针对城市轨道交通的运行特点,建立牵引计算模型,提出新的牵引策略。采用制定牵引、制动速度位置表的方法确定列车工况,能充分发挥列车的牵引性能,对列车停站进行了详细分析。编制了地铁列车牵引仿真程序,通过实例验证了其可靠性和实用性。     

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.     

齿轨列车黏着与齿轨动力布局的研究

阐述了国外齿轨列车黏着与齿轨动力布局情况,提出在黏着与齿轨组合线路上运用的齿轨列车可采用齿轨动力和黏着动力同轴设置和分离设置两种设想,并分析了两种方式的优缺点,最后对动力分离式齿轨列车的动力分配方法和动力布置位置进行了研究分析。     

地铁列车脱轨防护装置方案

[目的]在自然灾害、车辆或轨道关键部件失效、外部冲击等不可预知的复杂状态下,地铁列车仍有可能会发生脱轨。因此,对列车被动脱轨防护装置方案的研究十分必要。[方法]建立地铁列车多体系统动力学非线性仿真模型,采用典型的车轮踏面外形和典型钢轨外形匹配,根据地铁列车运行的线路特点,提出地铁列车脱轨防护装置的三种方案,对其进行了低速运行条件下的脱轨工况仿真。针对仿真结果,综合考虑防二次爬轨脱轨的效果、安装部位的强度,以及脱轨后铁轨与脱轨防护装置发生碰撞而对车辆造成的损害,提出了在构架下端安装防脱轨横向止挡作为脱轨防护装置的方案。针对该地铁列车脱轨防护装置,进行了动力学仿真分析,并与无防护装置工况进行对比。[结果及结论]地铁列车脱轨防护装置具有明显的防脱轨效果,且具有一定的可行性。地铁列车脱轨防护装置动态包络线符合某地铁线路的限界要求,不会影响列车正常行驶,可以进行工程应用。     

列车传动最优黏着控制策略研究

在列车的行驶过程中,轮轨间的黏着控制尤其重要,最大化利用黏着力可提高列车的牵引/制动性能。文中提出的列车传动最优黏着控制策略通过全维状态观测器准确地估计出当前利用的黏着系数;利用可变遗忘因子的递归最小二乘法有效地计算出黏着-蠕滑特性曲线斜率;采用最速梯度法迅速搜索最佳蠕滑速度给定值。同时为了实现最优黏着控制,设计了蠕滑速度控制环来获得牵引电机转矩指令补偿量。最后通过仿真,证明了该控制策略的正确性和有效性。     

地铁牵引网短路电流特征分析与仿真

近年来,地铁牵引网短路电流中的震荡与超调现象对已有的牵引供电系统故障模型提出了挑战。通过分析地铁牵引网故障波形、短路试验波形和地铁列车试验记录,建立了包含地铁车辆的地铁牵引供电系统的仿真模型,获得了与短路试验和运行记录一致的仿真结果,揭示了震荡与超调的产生原因。     

轨面摩擦控制技术防治曲线钢轨侧面磨耗研究

曲线外轨侧面磨耗是困扰地铁建设和运营部门的难题。轨面摩擦控制技术可以在保证列车正常牵引和制动的前提下,修改轮轨摩擦(粘着)曲线,降低轮轨横向力,抑制外轨侧面磨耗。国产轨面摩擦控制设备的现场应用效果表明,轨面摩擦控制能够在不影响列车制动与牵引的前提下,有效地将轨面摩擦系数控制在0.35左右,外轨侧磨发展速度可降低50%。此创新技术的推广,可保障运营安全,减少运营单位维修养护工作量,提高钢轨服务年限。     

考虑冲击限制的地铁列车牵引计算算法

地铁列车牵引计算往往沿用铁路列车的牵引计算方法,忽略了地铁车辆对控制加速度的"缓变式"处理过程,给牵引计算的控制加速度、速度和运行时间计算带来偏差。给出了考虑冲击限制情况下,地铁列车最大能力运行及节能运行时的牵引计算算法,并采用实际列车和线路数据对算法进行了验证。计算结果表明,考虑冲击限制的地铁列车牵引计算算法可以提高牵引计算中列车速度、加速度和时间的仿真精度,使速度和加速度的仿真计算结果更符合地铁列车运行实际,区间运行时间的计算精度可提高2%以上。     

地铁列车组动车配置对其性能的影响

详细介绍了地铁列车组中动车所占比例不同对列车组牵引性能、常用电制动性能、轮轨间黏着系数和平均旅行速度的影响;67%动车编组和50%动车编组的轮轨间黏着系数利用相当,全动车编组和67%动车编组的最大起动加速度、最大常用电制动减速度、平均旅行速度相当;从平均旅行速度方面来考虑,最高运行速度在100km/h以下时,50%动车编组是一种比较经济合算的编组。     

基于大数据的地铁列车能耗仿真和节能操纵

介绍了地铁车辆大数据特性,建立了列车多质点运动学模型和能耗模型,开发了一套基于大数据的地铁列车能耗仿真算法,并进行了实际线路仿真模型和算法验证;探讨了列车牵引特性下的节能操纵问题,提出了能满足列车安全、平稳、定时约束等要求的节能操纵方法。仿真结果验证了该方法的可行性。     

轨道交通专用回流轨对邻车间再生能量利用的影响

轨道交通列车制动时产生再生能量,若能充分利用则可实现节能降耗;同时为彻底解决轨道交通直流牵引供电系统带来的杂散电流问题,部分城市开始采用专用轨回流系统。本文基于合肥轨道交通6号线牵引供电系统建立仿真模型,对走行轨回流系统和专用轨回流系统进行仿真模拟,分析不同回流系统对邻近列车之间再生能量互相吸收以及线路损耗的影响。     

地铁列车洗车模式下牵引控制方式探讨

针对地铁列车洗车模式下目标速度低(通常为3~5 km/h),对牵引系统控制要求高的情况,以无锡地铁1号线列车为基础,着重探讨洗车模式下地铁列车的牵引控制方式,通过采用力—速度闭环控制,调整保持制动缓解的门槛值来达到速度控制稳定的要求,使第三轨受流条件的洗车控制速度更为理想。     

第三轨供电列车高压母线电路拓扑结构设计探讨

阐述了地铁车辆设置列车母线电路的重要意义,提出了现有国内三轨项目列车母线电路的设计方法,通过对现有国内三轨项目列车母线电路的分析,提出第三轨电压的列车牵引高压母线电路设计方案。计算和电路分析表明,该设计方案能很好地解决目前三轨项目车辆运营过程中存在的问题。