高速动车组紧急制动系统的建模与仿真分析

根据高速动车组紧急制动系统的施加原理及制动特性,利用AMESim软件分别建立了单车级紧急制动气路模型、车辆制动子模型以及整车紧急制动模型。在此基础上,针对不同载荷、轮径及制动施加方式对所建立的模型进行复合仿真,分析了不同车辆参数对制动性能的影响,并研究了风速、轨道坡度对制动距离的影响。所得结果与真车试验结果的误差在允许范围之内,表明所建立的模型是有效的。所建立的制动系统模型为通过仿真模拟验证各种动车组紧急制动性能提供了一个有效方法。     

动车组制动过程多模型自适应PID控制

动车组制动性能受制动模式、运行环境、线路条件及乘务员操纵策略等因素影响,如何建立动车组制动过程的有效模型是实现动车组安全可靠制动的基础。基于CRH2系列380AL型动车组制动特性曲线和运行数据,采用数据驱动建模方法,建立多个局部线性模型来描述动车组制动过程动态特性。基于累计误差最小的切换策略在线选择最佳匹配模型,并采用模糊自适应PID算法调节车速和准确停车。仿真结果表明:所提出的方法具有较好制动性能,可确保动车组高效安全节能运行。     

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。     

CRH动车组列车牵引计算系统研究与设计

动车组列车牵引计算是高速铁路运营和设计过程中的一个基础性环节,研究和开发动车组列车牵引计算系统对于提高高速铁路运营和设计效率具有重要意义.本文依据业务需求,对动车组列车牵引计算系统进行了系统分析和系统设计,并重点探讨了动车组列车牵引计算的计算模型、动车组操纵策略、动车组过分相计算等问题,提出了单质点和多质点相结合的简化计算模型,最后开发了动车组列车牵引计算系统的原型系统.     

CRH3G动车组横风运行安全性分析

良好的横风运行安全性是实现高速动车组速度能力提升的有效手段.现搭建了基于空气动力学和车辆系统动力学的高速列车车辆横风运行安全性耦合计算模型,根据动车组在不同车速(150～300 km/h)和风速(10～35 m/s)下的气动力和气动力矩计算结果,分析了不同气动载荷对动车组动力学性能的影响.在此基础上,提出了CRH3G动车组的横风运行安全速度域.     

高速动车组客室内噪声声源特性及其随车辆运行里程的演变规律

介绍了实测的高速动车组在不同运行速度、不同线路形式、不同运行方向、不同升弓车厢条件下客室内的噪声和声源特性,分析了不同运行里程阶段的车辆以相同速度运行时客室内噪声的演变规律。研究结果可为高速动车组减振降噪工作的开展提供科学依据。     

基于CRH2型动车组的牵引计算模型应用研究

简要介绍了动车组牵引计算的力学模型和牵引原则,针对不同的运行工况,建立列车运行过程的运动学模型,并根据此模型编写了动车组牵引计算的仿真软件,同时在相关车型和具体的线路上进行了模拟仿真,通过对试算结果的分析,较好地实现了动车组运行过程的模拟。为列车驾驶培训仿真系统的研究提供了计算模型。     

动车组车轮多边形磨耗形成与发展过程仿真研究

针对动车组车轮多边形磨耗愈发严重的问题,基于车辆-轨道耦合动力学模型、轮轨接触模型、Archard磨耗模型和循环迭代模型,建立车轮多边形磨耗长期磨损迭代模型;模拟我国某型高速动车组20阶车轮多边形的发展过程,结果与实际情况吻合,证实模型的准确性。基于长期磨损迭代模型,研究车辆运行速度、轮轨模态振动特性和轨道参数对车轮多边形发展的影响。结果表明:随着车辆运行速度增大,最终形成的车轮多边形主导阶次逐渐减小,但产生的激励频率始终在550~600 Hz之间,验证了“频率固定”机理的可靠性;对比分析柔性轮轨、刚性轮柔性轨、柔性轮刚性轨、刚性轮轨4种工况下车轮多边形的发展过程,发现钢轨模态的振动特性对于高阶车轮多边形的产生具有一定的促进作用;增大扣件的刚度可抑制高阶车轮多边形的产生和发展,而增大扣件阻尼则可抑制车轮多边形整体的发展速度。     

基于AMESim平台的轨道车辆空气弹簧系统气动力学仿真模型研究

基于热力学、流体力学和空气动力学理论,建立包括橡胶气囊、附加空气室、节流孔、差压阀和高度调整阀的空气弹簧系统气动力学微分方程组.在此基础上,基于AMESim平台建立轨道车辆的空气弹簧系统气动力学仿真模型,并以某动车组为例进行空气弹簧系统的静、动刚度仿真计算.将仿真计算结果与实测结果对比,验证了该模型能够很好反映实际空气弹簧的静态和动态特性.仿真计算结果表明:该模型解决了常规车辆动力学模型不能模拟空气弹簧刚度变化和高度调整阀在有些工况下会打开的问题,从而提高了车辆动力学仿真的计算精度.     

为英国市场提供的改进型电动车组Desiro UK

Siemens公司为英国铁路区间交通开发了能适应当地各种不同需要的动车组家族Desiro UK.动车组设计考虑了两种不同的电流制、不同的车辆和列车长度以及端车的两种不同车头形式.主要影响牵引设备和车辆控制设计的准入程序是一特殊的挑战.     

动车组牵引能耗仿真系统设计与实现

动车组运行能耗对动车组运行成本具有重要影响。在系统分析复杂线路数据、车型参数和操纵模式对牵引能耗影响的基础上,建立合理的牵引能耗仿真模型,静态和动态仿真数据的管理机制,兼顾主机厂和铁路局集团有限公司两类用户需求,设计并开发出动车组牵引能耗仿真系统。该系统前端采用layui框架,结合jQuery和Highcharts进行开发,后端采用SSM架构整合开发,具有操作简单、使用方便、易于维护和功能扩充,具有较高的可扩展性和可靠性等特点。实例验证表明,该系统对分析动车组能耗影响因素、快速估算动车组运行能耗提供有效的支撑。     

运用Qt集成的中国标准动车组显示屏模拟操作软件设计

中国标准动车组作为拥有完全自主化知识产权的高速动车组,已经在京沪线进行稳定的载客运营。为使用户在车辆运行期间的应急指挥更高效便捷,也减少主机厂为用户培训投入的人力成本,开发了中国标准动车组显示屏模拟操作软件。文中介绍了该软件整体的设计过程。     

地铁电动车组交流牵引计算与仿真分析

提出了一种地铁电动车组交流牵引计算模型，介绍了基于Windows环境下所开发的相应的系统仿真程序，并用实例进行了分析和计算，其结果达到了国外设计公司提供的可行性分析报告的要求，也与上海地铁2号线工程的实际运行情况基本一致。该软件通过模拟地铁电动车组的实际运行，计算出电动车组的运行距离、运行速度、从接触网受取功率(或电流)以及能耗等随时间的变化量。然后，再将这些数据经过功能性处理，以满足不同的实际要求。     

二系横向止挡刚度特性对高速动车组曲线通过横向舒适性的影响研究

二系横向止挡作为轨道车辆转向架二系悬挂关键零部件,对车辆动力学性能有一定影响,其刚度特性对高速列车曲线通过时的舒适性影响较大。对采用不同刚度特性参数的二系横向止挡的动车组,在线路不同曲线条件下进行试验,通过分析高速动车组平稳性、稳定性和安全性指标的变化规律,研究二系横向止挡刚度特性对高速动车组动力学性能的影响。线路试验结果表明,止挡刚度对车体的横向振动加速度影响较大,而对转向架稳定性及轮轨动态相互作用性能指标的影响甚微。     

动车所小半径曲线脱轨安全性研究

车辆以较低的速度通过小半径曲线时常会发生脱轨事故,为了研究动车组在动车所内小半径曲线脱轨的特性,应用多体动力学软件建立了8辆编组的CRH5型动车组仿真模型,考虑了悬挂参数和车钩缓冲装置的非线性特性。在某动车所半径250m的曲线进行了仿真模型的验证试验,应用MiniProf钢轨廓形仪和轨道几何状态测试手推车分别测试了钢轨磨耗和线路的轨道几何状态,将其作为仿真模型的输入参数;在钢轨轨腰粘贴应变片,利用应变片测试原理进行地面轮轨垂直力和水平力测试,应用现场测试数据对仿真模型进行验证,发现计算结果与试验结果吻合较好。应用该仿真模型分析了曲线连续正矢差、轨道几何状态及轮轨型面对车辆脱轨的影响,结果表明:(1)曲线连续正矢差对脱轨系数和横向力影响较大,对轮重减载率影响较小;(2)新车轮与磨耗钢轨接触时的脱轨系数增大约40%;(3)较大的轨道高低不平顺容易引发车辆爬轨脱轨,应严格控制小半径曲线外股的高低偏差;(4)对于CRH5型动车组,由于5车质量较轻,5车的车轮抬升量较其他车增大约35%,使得通过曲线的脱轨安全裕度减小。     

高速动车组自适应速度跟踪控制

针对高速动车组运行过程的非线性和参数的时变特征,将其描述为由线性自适应模型和非线性未建模动态补偿模型组成的集成模型。基于高速动车组的牵引特性曲线和线路实际运行数据,采用递推最小二乘法建立线性自适应模型。针对系统未建模动态特性,应用自适应神经模糊推理系统ANFIS(Adaptive-network-based Fuzzy Inference System)建立未建模动态补偿模型。提出基于高速动车组集成模型的运行速度自适应控制算法,实现对给定速度曲线的高精度跟踪控制,并基于CRH380A型动车组运行过程的仿真结果验证本文所提方法的有效性。     

轮对扁疤动态冲击激励对车辆垂向振动特性的影响

在轨道车辆高速运行过程中,由于紧急制动或者轮对打滑空转等原因造成的踏面局部擦伤和剥离统称为轮对扁疤。基于计算多体动力学和轮轨接触理论,建立了考虑扁疤冲击的动车组动力学模型,模拟车辆的动态响应特性。在该模型的基础上研究了高速列车轮对新旧扁疤以及几何尺寸对车辆系统动态行为的影响,给出不同速度下车体、构架、轴箱垂向振动等振动状况,确定高速行车条件下轮对扁疤对动力学性能的影响。结果表明:轮对扁疤对高速动车组轮轨接触及轴箱垂向激扰有着极大的影响,在轮对扁疤作用下,轮轨冲击和轴箱振动情况比正常轮对情况要严重得多;另一方面由于一系钢簧和二系空气弹簧低频滤波作用的存在,削弱了扁疤振动激扰对构架和车体的影响。     

高速铁路动车组运用的研究

首先将空车调拨引入动车组运用过程，建立了考虑空车调拨条件下动车组周转优化模型。并根据模型的求解思路，给出优化编制动车组运用计划，以及列车运行计划变更时调整动车组运用计划，确定备用动车组数量的计算机模拟方法。在此基础上，利用已开发的模拟软件系统，以京沪高速铁路为背景，对高速动车组运用问题进行综合模拟实验，获得一些有价值的研究结论。     

高速铁路牵引计算与仿真系统研究

高速铁路的牵引计算与仿真对优化高速铁路线路设计、优化列车运行时间等方面具有重要意义。然而由于缺少高速铁路牵引计算规范和动车组数据资料保密未公开等原因,导致对高速铁路牵引计算仿真与系统的研究较少。采用动车组特性曲线CAD矢量化法和程序开发相结合,解决了高速铁路牵引计算力学数据的有效获取。基于多质点模型,建立了动车组牵引力、制动力、列车阻力的计算方法和公式。从牵引、惰行和制动三方面建立了动车组运动模型求解和运行过程计算算法。在此基础上,采用C#2010编程语言和Access数据库,开发了基于多质点模型的动车组牵引计算与仿真系统。实现了动车组数据和线路等数据的一体化管理;采用动车组编组等参数化设置,实现了不同参数下的高速铁路牵引计算与运行过程的完整仿真。     

CRH380A型高速动车组谐波电流特性分析及动态建模研究

动车组谐波特性及谐波建模对牵引供电系统电能质量评估与分析具有重要意义。基于CRH380A动车组实测数据,根据谐波幅值分布特点将动车组注入电流谐波分为低次(3~17次)谐波和高次特征(43~57次)谐波,分别分析低次与高次谐波在复平面的幅值、相角特性。采用一种实测数据与Norton等效模型相结合的方法,对此类动车组系统建模。对比不同工况、功率下的谐波幅值,并在统一建模中考虑工况、输出功率对谐波幅值的影响。通过误差分析验证模型的准确性与有效性,利用实测数据模拟动车组动态谐波过程,对比计算得到的动态模型与实测数据的谐波幅值概率分布。结果表明:该方法能够有效还原动车组谐波电流注入的波动过程,且具有相似的谐波特性。