齿轮传动比对动车组牵引特性的影响

为了解决CRH3-350动车组运行过程中出现的齿轮箱渗油问题,对动车组牵引特性和控制方法进行了分析.通过改变齿轮传动比和动车组牵引特性控制曲线,可以改变牵引电机转速.Maflab/Simulink仿真结果表明,齿轮传动比的减小可以降低牵引电机转速,而牵引电机输出转矩和电流也能满足动车组运行要求.     

无速度传感器的动车组牵引电机控制算法

针对目前动车组牵引电机的控制算法中速度信号的获取方法在工艺安装、电磁兼容以及可靠性等方面存在难度的问题,提出了一种基于无速度传感器的动车组牵引电机控制算法,摆脱了原有控制算法中对速度信号的依赖,即通过建立转子磁链观测模型和转速估计数学模型,对动车组的牵引电机进行矢量控制,仿真结果表明,该算法能得到良好的控制效果.     

CRH380B高寒型动车组牵引变流器冷却单元功率测试

根据工业散热器热交换原理特性,建立了冷却系统功率测试平台,基于热量交换公式,设计出一套能够实际测量动车组牵引变流器冷却单元冷却功率的试验平台.研究冷却系统不同工况下的影响,进而提出了一种准确的冷却功率计算方法.将此方法应用于某动车组牵引变流器冷却单元实际功率的测量中,结果表明实际测量值能够满足车辆运行的需要,可广泛应用于动车组牵引变流冷却单元散热功率的测量.     

动车组的多变量非线性预测控制研究

通过分析动车组的牵引-制动系统,建立动车组的各动力单元的线性模型,考虑到动车组运行过程中空气阻力、未知干扰等非线性因素,将实际输出与线性模型输出的误差描述为未建模动态,将动车组运行过程这一非线性问题描述成为线性模型与非线性未建模动态两部分组成的集成模型,利用BP神经网络在线估计未建模动态项,利用递推辨识算法在线更新模型参数。在控制器设计中将广义预测控制器、未建模动态补偿器相结合,设计了多变量非线性广义预测控制器。基于CRH380A型动车组为对象进行仿真,实现了对给定速度的高精确跟踪控制,以及动车组的准时、舒适、安全的运行要求。     

基于VR技术的标准动车组虚拟检修系统设计

为了解决传统动车组检修设计和培训方式效率低、周期长和难于理解等问题,满足信息时代快速响应动车组制造企业、检修基地大批量产品检修培训和作业要求.针对标准动车组模块化设计制造特点,提出了模块化LOD检修模型构建方法、基于模型与仿真驱动文件分离方法、复用性虚拟检修仿真生成方法,实现并应用了基于虚拟现实的标准动车组虚拟检修系统.应用结果表明:虚拟检修系统提高了模块化产品检修仿真的生成效率,使检修内容更加明晰,减少了操作真实样机进行检修设计和培训的成本,提高了检修效率.     

地铁电动车组运行模型的研究

牵引计算中,模型是数值仿真的前提.在详细介绍地铁电动车组纵向力学模型建立过程的基础上,通过进一步分析,推导出单位合力与列车运行加速度的关系,从而得出列车在三种运行工况下的受力及速度变化情况,并提出了列车运车时间和距离的计算方法.     

动车组牵引传动三电平逆变器SVPWM控制

提出了适用于高速动车组牵引传动中三电平逆变器控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略.动车组起动和低速阶段要求转矩脉动小,采用恒定最大开关频率控制的三电平异步调制策略;高速时,要求逆变器在低开关频率下的良好谐波性能,在中高速和高速分别采用4脉冲和2脉冲同步调制策略.仿真结果与实测动车组牵引电机电压波形进行了对比,证实了SVPWM控制策略的有效性.     

交流传动异步牵引电机能量反馈型温升试验台仿真研究

从理论到工作原理，对200km/h动车组交流传动300kW异步牵引电机能量反馈型温升试验台进行了研究与探讨，并利用美国Analogy公司的Saber软件建立了一套试验平台仿真系统，仿真结果充分证明了系统的可行性与优越性。     

CRH3型动车组设备舱温度分布和变化规律

为确定动车组设备舱通风散热性能,对列车在环境温度为35~-25℃下运行时,设备舱内空气流动以及传热进行仿真分析,获得牵引变流器表面温度随不同环境温度的变化规律,这为车下设备的合理布局和设计提供依据.     

CRH3型动车组动态限界设计技术研究

对限界依据标准、公式计算、动态仿真和试验验证进行系统分析,并指出各种计算方法的特点.另外以CRH3动车组的限界设计和试验为例,利用西门子应用的动力学综合模拟方法进行车辆限界计算,并将计算结果与试验结果进行对比.计算结果证明侧风大小对动车组的横向位移量其主导作用,试验结果证明运行速度对动车组横向位移量没有明显影响.     

基于电机动力吸振的高速列车蛇行运动控制

复兴号CR400BF高速动车组动力转向架的牵引电机采用特有的四点弹性架悬方式, 在电机和构架之间安装有横向液压减振器和横向止挡, 首次采用牵引电机作为动力吸振器来控制转向架蛇行运动稳定性和蛇行频率, 从而避免引起车体弹性模态共振; 考虑悬挂参数和轮轨接触非线性, 建立了复兴号动车组非线性多刚体动力学仿真模型, 通过悬挂模态计算和动力学时域仿真, 分析了关键参数对动车蛇行运动的影响规律; 基于将电机作为动力吸振器的原理, 优化了电机节点横向刚度和横向减振器阻尼; 考虑动车组运营中的轮轨匹配随机因素, 组合400种轮轨随机匹配状态, 仿真分析了动车的动力学性能; 开展动车组长期线路动力学跟踪试验, 研究了动力转向架蛇行运动演变规律。仿真与试验结果表明: 牵引电机弹性架悬下的构架横向加速度频谱图从以蛇行频率为主频的单峰值变化为主频在蛇行频率两侧的双峰值, 说明电机起到了动力吸振器的作用; 将电机作为动力吸振器能够提高动车蛇行运动稳定性, 具有不同等效锥度的典型轮轨匹配下非线性临界速度超过500 km·h-1; 动车蛇行运动最高频率被控制在6 Hz附近, 远离车体中部菱形弹性模态频率8.5 Hz, 避免了转向架蛇行运动激起车体弹性共振; 动车组在轨道随机不平顺激扰下, 构架端部横向加速度小于0.5g, 平稳性指标小于2.5, 轮轴横向力和脱轨系数等运行安全性指标满足要求。      

基于Nash平衡的轨道交通列车牵引计算

列车牵引计算是整个城市轨道交通的重要组成部分.就城市轨道交通的牵引计算提出牵引计算的仿真模型,对城市轨道交通的列车运行进行基于Nash平衡的轨道交通研究,着重讨论城市轨道列车在多目标条件下实现多牵引力的列车运行问题,并进行相关的计算研究,可较好地实现在整个列车运行过程中牵引过程的模拟.     

牵引电动机无速度传感器带速重投解决方案

为了解决无速度传感器交流牵引传动系统带速重投问题,在分析列车运行状态及牵引电机带速重投问题产生原因的基础上,提出了在列车正常运行中利用再生发电状态取代惰行工况的解决方案,并利用Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性.以动车组CRH3和电力机车HXD3的参数为例,计算了该方案对列车速度和运行时分的影响.研究结果表明,相对于惰行过电分相,该方法对速度大于200 km/h的动车组造成的速度损失和时间损失均小于2%;对速度大于60 km/h的重载货运列车造成的速度损失和时间损失均小于7%.      

基于多质点动车组制动模型的动态牵引负荷

针对单质点模型不足以准确描述动车组制动情况的问题,根据多质点动车模型的制动力分配,建立了动车多质点制动模型.推导出多质点模型在制动工况下的基本阻力和附加阻力以及推算出牵引网侧时变功率,对多质点模型动车组在平直轨道、有坡道和弯道情况下进行制动过程仿真.通过仿真结果与动车制动实测数据的比较,其距离误差小于50 m,验证了多质点模型的准确性.      

组合载荷作用下动车牵引电机转子系统弯扭耦合振动特性

为了研究组合载荷作用下动车组用牵引电机转子弯扭振动机理和识别典型故障特征, 依据动车牵引电机结构特点, 将其转子结构离散化为集总质量盘轴系统, 得到了电机转子系统的10自由度弯扭力学模型; 考虑定转子静动气隙偏心引起的不平衡磁拉力、转子质量偏心引起的机械不平衡力、转子重力以及电机驱动转矩和负载转矩等径向和扭转载荷作用, 利用拉格朗日方程法建立了牵引电机转子系统弯扭耦合运动微分方程; 基于Runge-Kutta法求解和分析了不同组合载荷工况作用下的转子系统弯扭振动特性。分析结果表明: 由转子质量偏心造成的系统弯扭自由度耦合关系, 使得牵引电机转子系统的弯扭振动特性受到转子径向和扭转载荷的共同影响, 且影响规律符合转子质量偏心耦合规律; 在全部径向和扭转载荷作用下, 牵引电机转子的径向振动包含零频、转频、二倍转频、弯振固有频率、二倍供电频、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率与转频组合等频率成分, 其中转频成分对应的弯振幅值最大, 而脉动转矩频率与转频的组合频率的振幅非常小, 说明脉动转矩对牵引电机转子径向振动的贡献并不明显; 在全部载荷作用下牵引电机转子的扭转振动包含转频、二倍转频、弯振固有频率与转频组合、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率等频率成分, 其中脉动转矩频率成分对应的扭振幅值最大, 其次由重力和不平衡磁拉力引起的转频成分对应的扭振幅值也较大, 且基本具有同一数量级, 表明它们对扭振的贡献均不能忽略。      

城市轨道交通牵引计算算法

分析了地铁列车的牵引特性和制动特性,提出了三种典型的牵引计算策略,即最快速牵引策略,最经济牵引策略和理想型牵引策略。在最快速牵引策略的基础上,将列车运行过程分解为启动和牵引过程、制动和进站过程、接近限速运行的中间运行过程三部分,针对各个过程分别构建了牵引计算的软件模型和算法。试验线路计算表明,该模型可以计算出区段最短运行时间,并使列车准确停站,具有一定实用价值。     

可变编组动车组运维一体化帕累托前沿分析

动车组运用和检修是铁路运输生产的重要过程，占据很大的成本比例. 为与客流需求相匹配，在未来实现跨线动车组列车在某些枢纽站组合和分解存在可能，充分考虑组合动车组类型一致性，动车组在不同运行线进行重联与分解的接续条件，动车组进行一二级修的里程和时间标准等，以动车组的正常接续和空走接续时间里程费用、一二级维修作业费用、动车组运用费用和动车组接续时间费用之和最小及动车组空走费用占比最小为双目标，构建基于可变编组条件下的动车组运用和维修一体化模型方法.应用改进的非支配排序遗传算法求解，将目标值进行帕累托前沿分析，发现两者很难同时达到最优.模型的计算结果体现了动车组担当长编组运行线任务前后的组合和分解过程，同时也进一步分析了在动车组类型归一化或者动车组维修地点不受限情况下动车组运用数量的变化，反应了相关运行参数对结论的影响.     

可变编组动车组运维一体化帕累托前沿分析

动车组运用和检修是铁路运输生产的重要过程,占据很大的成本比例. 为与客流需求相匹配,在未来实现跨线动车组列车在某些枢纽站组合和分解存在可能,充分考虑组合动车组类型一致性,动车组在不同运行线进行重联与分解的接续条件,动车组进行一二级修的里程和时间标准等,以动车组的正常接续和空走接续时间里程费用、一二级维修作业费用、动车组运用费用和动车组接续时间费用之和最小及动车组空走费用占比最小为双目标,构建基于可变编组条件下的动车组运用和维修一体化模型方法.应用改进的非支配排序遗传算法求解,将目标值进行帕累托前沿分析,发现两者很难同时达到最优.模型的计算结果体现了动车组担当长编组运行线任务前后的组合和分解过程,同时也进一步分析了在动车组类型归一化或者动车组维修地点不受限情况下动车组运用数量的变化,反应了相关运行参数对结论的影响.     

基于改进模糊PID-Smith控制器的高速动车组停车方法

为解决动车组制动过程中电制动与空气制动切换时控制模型参数变化和空气制动延时大的问题, 以提高动车组停车的精确性, 提出了一种改进模糊PID-Smith控制器; 通过分析动车组制动过程中单个车厢的力学模型, 考虑列车制动过程的特点, 建立了关于运行速度和制动力的二阶纯延时传递函数; 将离散化的二阶纯延时传递函数与单个车厢的力学模型结合, 建立了动车组多质点控制模型, 并分析了该控制模型的特点; 提出了一种改进的模糊PID-Smith控制器, 通过引入Smith预估控制器解决了动车组制动过程中空气制动系统延时大的问题, 使用递推最小二乘法在线辨识了模型参数, 以解决动车组制动过程中电制动切换到空气制动时的模型参数变化问题; 采用模糊PID控制器代替Smith预估控制器中的PID部分, 解决了PID参数整定难和鲁棒性差的问题; 采用MATLAB软件对CRH380A型高速动车组进行仿真, 在不同进站速度、不同减速度和不同程度干扰下, 使控制器控制动车组跟踪设定速度, 并与模糊PID控制器的结果进行对比。仿真结果表明: 改进模糊PID-Smith控制器得到的动力单元速度与其设定速度的误差在0.4 km·h-1以内, 而模糊PID控制器的误差在1.0 km·h-1以内; 采用提出控制器得到的停车误差在0.3 m以内, 而模糊PID控制器的停车误差在1.5 m以内; 提出的控制器满足高速动车组运行过程中停车误差小于0.3 m的要求。