基于速度变化率检测的地铁车辆防空转/滑行控制策略

文章针对传统防空转/滑行控制方法,根据由速度差判断处理空转/滑行所存在的局限性,采用了一种针对速度变化率(即加速度)进行检测的防空转/滑行控制策略。该策略将速度变化率超过限定值时的情况判定为空转或滑行,综合考虑车轮再黏着控制的快速性和列车冲击率,进行输出转矩控制,并在控制过程中时刻进行再黏着检测,以防止电磁转矩不必要的减小。该策略已成功应用于西安地铁自主化牵引系统项目中,试验结果表明该策略正确且有效。     

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。     

东京地铁16000系电动车组空转滑行再黏着控制的技术改进

东京地铁16000系电动车组上采用了永磁同步电动机(PMSM)驱动方式,为以轴为单位实施精细的转矩控制提供了可能性,在空转、滑行再黏着控制方面是有利的。不过在改善该车滑行再黏着控制之前,仍沿用了传统的控制方式,不能充分发挥PMSM单独控制方式的优势。针对这一课题提出了新的算法,即在M车的4根轮轴中,设定前位第1轴用优先再黏着控制,以得到稳定的基准速度,余下的轴实施转矩优先的连续控制。运行试验确认了这种控制方式可改善加速度与乘车舒适度,具有各轴独立控制转矩的优点。     

城市轨道交通兼容性车载系统阶梯形目标速度的平滑跟踪控制研究

[目的]针对城市轨道交通兼容性车载系统中目标速度消息周期大于车载控制周期以及消息间隔不固定的特殊现象,提出了一种双周期速度跟踪算法来实现阶梯形目标速度的平滑跟踪目的。[方法]根据目标速度序列特点,引入了巡航状态和估计状态等2个控车状态,对列车站前减速过程进行识别。分别对消息周期和车载控制周期时刻的目标速度进行相应处理：当收到目标速度的消息周期时,基于卡尔曼滤波算法计算参考速度、参考加速度的估计值;当未收到目标速度的车载控制周期时,基于上述估计结果推算出车载控制使用的参考速度。考虑到目标速度消息滞后以及列车响应延时的特性,设计了拟平行参考速度跟踪控制策略。以上海轨道交通2号线为例,对参考加速度估计效果和不同运营等级场景下的控车效果进行了分析。[结果及结论]案例表明,上述算法可以克服目标速度消息周期长且间隔不固定所带来的控车工况频繁切换问题,避免了兼容性车载系统阶梯形目标速度曲线跟踪过程中控制命令饱和以及速度曲线凹坑现象,实现了列车在站前减速过程中的平稳控制,提高了乘客舒适度,减少了列车制动损耗,节约了牵引能耗。     

采用动态多子群GSA-RBF神经网络的机车黏着优化控制

为解决机车牵引过程中轮轨间最优黏着利用能否获得的问题,提出一种基于高斯RBF神经网络的机车黏着智能优化控制方法。针对黏着极限态优化控制效果的定量评估,定义了同时考虑轮轨间黏着力变化指标和牵引电机转矩波动指标的加权目标函数;提出动态多子群GSA算法以优化RBFNN参数,避免了参数选择的盲目性,提高了RBFNN的收敛速度和学习能力;此外,该方法不依赖被控对象的解析模型,仅基于系统输入、输出信息完成控制器设计,并通过对电机转矩的动态调整,实现轮轨间黏着的最优利用。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

城市轨道交通车辆牵引系统黏着控制优化方法及其应用

对列车发生空转或滑行的机理进行了详细分析。基于车辆黏着控制技术的研究应用现状,提出了一种消除空转或滑行与保持空转或滑行相结合的优化黏着控制方法。详细阐述了该控制方法的控制原理及实现方法,并进行了试验验证。试验结果表明:该控制方法结构简单、易于实现,能够充分利用黏着,使转矩波动较小、列车运行平稳,能有效提高乘坐舒适度。     

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.     

地铁列车最优黏着控制研究

潮湿、雨雪等轨面条件会导致地铁列车的黏着利用率低,从而降低列车的牵引和制动性能,进一步带来安全问题。为了使轮轨黏着力得到充分利用,建立了地铁列车的单轴牵引模型,设计全维状态观测器对黏着系数进行估计,并通过滑模变结构设计控制器来对电机转矩进行控制调整,基于MATLAB/Simulink进行模型仿真和结果分析。仿真结果表明,这种方法可以实时搜索出不同轨面条件下的最优蠕滑速度,黏着系数保持在最大值附近,提高了黏着利用率。     

基于动态面方法的高速列车蠕滑速度跟踪控制

针对高速列车的主动黏着防滑控制问题,提出基于障碍Lyapunov函数的蠕滑速度动态面跟踪控制算法,可以实现对蠕滑速度的上界约束,同时保障黏着控制系统的稳定性。首先建立考虑牵引与制动转矩产生过程的高速列车动力学模型,并将黏着控制问题描述为含输出约束的非线性系统的跟踪控制问题;然后引入障碍Lyapunov函数处理输出约束问题,设计了自适应动态面控制律,未知参数由自适应律估计得到,未知时变的黏着力和运行阻力由两个力观测器来估算;最后通过Lyapunov方法证明了蠕滑速度跟踪误差半全局一致最终有界,蠕滑速度始终保持在稳定区域内。仿真结果证明了该方法的有效性。     

高速列车再生制动防滑控制及仿真研究

为了高速列车在制动过程中获得最佳黏着力,防止车轮打滑或空转,需要对电机输出转矩进行控制。为此建立异步电机的数学模型和1/4车辆纵向动力学模型,采用直接转矩控制策略控制电机;采用改进的递归最小二乘法预测黏滑曲线的斜率,以判断车轮处于黏着还是滑动状态;利用滑模变结构算法获得最佳参考制动力矩。变轨面条件下的仿真结果表明,上述方法能够有效使切线力系数保持在最大值附近,使滑移率保持在最佳值附近,从而防止因车轮打滑而损伤轮轨。     

油介质条件下轮轨黏着特性的试验研究

利用JD—1轮轨模拟试验机研究轮轨受污油、污油水混合物和污油水砂子混合物3种油介质污染工况下,不同轴重和车轮速度对轮轨黏着系数的影响。结果表明:当车速为90km·h-1时,污油和污油水混合物工况时的轮轨蠕滑特性相差不大(加水之后黏着系数减小);污油和污油水混合物工况下21和23t轴重时轮轨黏着系数相差较小,而25t轴重时的黏着系数明显比21和23t轴重时的大,但轮轨表面均未出现严重的磨损;在污油水砂子混合物工况下,轮轨黏着系数显著提高,但同时大大加重了轮轨表面伤损;当轮轨受到污油和污油水污染时,轮轨黏着系数均随着车速的提高而减小。     

高速铁路钢轨接头动态响应特性研究

随着高铁运营速度的提高,对轨道平顺性的要求也越来越高。钢轨接头是轨道的薄弱环节之一,由于钢轨接头的存在,列车通过时会出现高频冲击和振动。以钢轨接头为研究对象,对车辆动态响应数据进行分析,得到其响应数据特性。提出基于EEMD分解的自适应同步压缩短时Fourier变换(E-ADSSTFT)方法,利用E-ADSSTFT方法进行数据分析。研究不同高度的焊接接头处的车辆动态响应数据特性,从时域、频域以及时频联合分析几个方面分别对数据进行分析。研究表明,随着钢轨接头的伤损程度增加,高速列车轴箱加速度振动幅值越来越大,且能量分布的频带范围越来越窄,最终引起车辆-轨道耦合系统的非线性振动;长时间的耦合振动作用,在钢轨缺陷接头后方表面易形成钢轨波磨。     

城市轨道交通线路钢轨全寿命养护策略研究

随着城市轨道交通列车速度、密度和重量的增加,滚动接触疲劳伤损和磨耗伤损问题已经严重影响钢轨的使用寿命.在分析钢轨主要伤损成因的基础上,对钢轨伤损的检测、寿命管理、控制和减缓等方面进行了分析.提出了钢轨全寿命养护策略理念,并讨论了轮轨关系、周期性的钢轨预防性整形作业、钢轨润滑和整形的关系等关键因素.合理的钢轨全寿命养护策略,可以有效地延长钢轨寿命,节约养护成本,改善对环境的影响.     

城轨回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真研究

当前,城轨供电回流过程中杂散电流与钢轨电位问题突出,排流装置与钢轨电位限制装置(OVPD)作为杂散电流与钢轨电位的治理设备被广泛采用,但系统运营过程中动态排流与钢轨电位控制仿真方法及分布规律尚缺乏研究。通过建立回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真模型,分析多区间多列车动态运行过程中全线钢轨电位与杂散电流动态分布规律。研究结果表明,单点钢轨电位控制过程中会引起其他位置OVPD连锁动作,还会大大抬高全线杂散电流水平;杂散电流动态排流过程中,全线钢轨电位与杂散电流水平均会出现一定程度的抬升,因此当前钢轨电位控制与杂散电流排流方法应进一步结合系统多点耦合干扰特性进行改善。     

多制式轨道交通协同指挥中心的探讨

伴随城市群建设进程的加快,轨道交通建设呈多制式和网络化发展,多制式交通协同指挥系统是多制式交通协同运输的关键,提出打破传统各制式轨道交通间封闭的信息服务模式、运营组织方式及应急指挥体系,构建基于轨道快线、轨道普线和市域(郊)铁路多制式轨道交通一体化全方位监督和管理平台,并从管理体系、总体定位、系统架构、主要功能、支撑系统等方面提出适用的建设方案,充分发挥不同制式轨道交通的比较优势和组合效应,提升多制式交通的综合运输效率、协同处置能力以及乘客出行获得感,对现有交通网络化运营起到支撑和完善作用,并为后续多制式轨道交通协同指挥中心建设提供参考.     

基于激光摄像技术的钢轨波磨检测方法研究

目前常用的钢轨波磨检测方法有弦测法和惯性基准法,弦测法传递函数不恒定,惯性基准法受车速影响大。针对钢轨波磨检测方法的缺点,提出了一种基于激光摄像技术的波磨检测方法,通过多传感器并行工作对钢轨轮廓进行高频率采样,通过FPGA(现场可编程门阵列)对传感器获得的光条图像进行ROI(Region Of Interest)提取,将图像的ROI传送至上位机提取轮廓数据,进而完成钢轨的波磨信息提取。论证了通过多传感器并行工作提高钢轨轮廓的采样频率的可行性,在Xilinx SP605开发板上实现了光条图像ROI的实时提取。试验表明,ROI提取能够有效减小通信的数据量。     

关于市域快速轨道交通线网规划的思考

通过总结国外大城市快速轨道交通的发展经验,指出超大城市市域快速轨道交通线网应基于既有城市轨道交通实施,并给出市域快速轨道交通的系统制式、设计速度、线路运输能力、运营模式及收费方式等主要技术指标选择。以广州为例,提出市域快速轨道交通"贯穿式"空间网络布局的设想方案,并通过与地铁线路互联互通,实现广州远郊区域快速通勤的目标以及城市轨道交通网效益最大化,为国内(超)大城市发展轨道交通提供借鉴。     

25m钢轨轨缝设置的研究与探讨

通过对现有预留轨缝计算公式的分析 ,讨论其对 2 5m长标准轨的应用温差条件限制并做了相应的计算 ,提出 2 5m长标准轨在施工时的轨缝设置方法     

市域快轨列车间隔时间计算方法

基于市域快轨列车控制方式和运输组织模式,综合考虑列车长度、运行速度、制动距离、安全防护距离及车站作业时间等影响因素,借鉴铁路列车间隔时间计算思路,归纳出市域快轨列车间隔时间类型及定义,并针对不同越行条件下的各种间隔时间提出计算方法。以国内某市域快轨线路进行实例分析,计算结果表明：区间追踪间隔时间为45～52 s,起车附加时间为22～56 s,停车附加时间为19～46 s,列车到通间隔时间为45～51 s,通发间隔时间为18～19 s。与OpenTrack仿真结果进行对比,理论计算结果平均误差约为0.21。列车间隔时间理论计算方法的提出,为市域快轨系统运输组织计划编制过程提供了关键参数选取的参考依据。     

城市轨道交通钢轨电位和新型回流装置研究

以成都地铁为例,基于钢轨绝缘节的老化和单向导通装置频繁导通问题,将车辆段及停车场等效为小电阻接地支路进行仿真。仿真结果表明,小电阻接地支路可使正线钢轨电位最大提升27.2 V,威胁了正线的安全运营。据此提出一种应用于车辆段与停车场的新型钢轨回流装置,并介绍其控制方法。该新型钢轨回流装置具有辅助列车安全通过绝缘节遏制车辆段与停车场内杂散电流、评估钢轨绝缘节绝缘性能和测量出入段线钢轨过渡电阻的功能。