基于减速度控制的新一代地铁车辆制动控制技术

当前地铁车辆空气制动技术是将制动缸压力作为最终控制目标,然而受到制动摩擦材料自然特性的限制,制动过程中实际瞬时减速度波动相对较多;制动摩擦材料在实际使用过程中的摩擦特性是动态变化的,制动控制参数中采用固定计算摩擦系数并不能真实反映摩擦性能的变化。减速度控制技术在制动控制上的应用,将使地铁车辆空气制动控制技术实现从制动缸压力间接控制减速度的粗放型控制到制动减速度作为直接控制目标的精细化控制的转变。减速度控制技术使地铁车辆制动性能更稳定。     

速度250 km/h中国标准动车组常用制动减速度曲线设计

动车组制动系统减速度是依据运营线路情况(黏着)和车辆追踪间隔时间要求,确定的列车顶层技术指标。制动控制系统减速度曲线设计,必须满足减速度顶层指标确保制动距离安全,还需统筹考虑黏着利用降低滑行风险、最优化电制动利用;兼顾司机操作及乘客的舒适度、基础制动磨耗的经济性,使列车安全舒适,制动系统经济效益最大化。以速度250km/h中国标准动车组常用制动减速度曲线设计为例,介绍动车组制动系统常用制动减速度曲线设计方法及关键点。     

地铁列车制动距离及制动减速度相关问题研究

为制定在特殊天气情况下(雾、雾霾)列车出库时的应急预案,以及准确掌握列车在不同初速度下的紧急制动距离,在试车线对西安地铁1、2号线车辆在不同初速度下的紧急制动距离进行测试。对测试结果进行理论分析与现场验证,得出:在制动系统相同的情况下,制动初速度越大,空走时间对制动减速度的影响就越小,平均减速度越接近瞬时减速度,在同等制动级位下,纯空气制动和电控混合制动虽然均满足减速度要求,但减速度值大小不尽相同;在制动系统不同的情况下,制动供货商设计和确定的系统减速度下限值、闸瓦材质、空走时间、所选的理论计算模型,以及外界测试工况对制动减速度和制动距离均有影响。     

基于自适应参数估计的列车制动减速度控制

针对列车制动实际减速度有重要影响的不确定参数,提出基于自适应参数估计的新型减速度控制模式。通过硬件在环半实物仿真试验平台进行试验验证。试验结果表明新型减速度控制算法有效提高了制动控制系统对列车运行不确定参数的鲁棒性。当实际闸瓦摩擦系数偏离制动控制系统预设值时,减速度控制器可以估计出闸瓦摩擦系数的实际值,提高了实际减速度对目标减速度的跟踪效果;当列车在坡度为±30‰的坡道上运行时,减速度控制器能估计出坡度值,减速度控制误差由传统非减速度控制模式的±0.3m/s2减小到了±0.1m/s2;在不使用空簧压力信息计算车辆制动质量的情况下,减速度控制器能估计出列车的实际制动质量,获得了类似于传统非减速度控制模式的控制效果,为简化制动系统硬件的气路设计提供了可能。     

直线电机驱动的地铁车辆防护曲线研究与验证

直线电机驱动的地铁车辆在牵引或电制动时不受轮轨黏着的限制,将电制动介入紧急制动能提升制动性能。出于安全性考虑,车辆依据防护曲线实时监测电紧急制动性能。为准确计算防护曲线,分析执行装置的施加过程,对紧急制动性能建模;拟合并分析各执行装置的理论性能,得出瞬时理论紧急制动性能;结合性能模型和瞬时理论性能,推导出电紧急制动性能的临界条件;从安全性和可用性角度出发,对临界条件进行优化,求解出车辆的防护曲线。通过北京机场线车辆试验表明,车辆在110 km/h速度等级下,判定系数取0.92,调整系数取–0.12时,减速度安全余量为2.7%,制动距离安全余量为5.3%,验证防护曲线的安全性和可用性。     

高速列车制动系统减速度设计的综合分析与研究

无论是直通式还是间接式,世界各国高速列车制动系统多采用电空制动来实现。在分析研究国内外高速列车减速度设计的基础上,结合我国高速列车运营模式及电空复合的实际情况,以充分利用黏着、尽量减少制动距离为目标,设计了CRH380B高速列车制动系统紧急制动减速度曲线。根据该曲线,通过系统仿真的方法,确定了制动缸压力。     

制动荷载作用下桥上无砟轨道动力响应分析

为研究制动荷载作用下桥上无砟轨道动力响应问题,建立车辆子系统模型和无砟轨道-桥梁子系统模型。根据高速列车制动减速度特性曲线确定列车制动力,利用Hertz理论求解轮轨力,通过交叉迭代法求解有限元数值方程。以4节编组的CRH2型动车组在桥上无砟轨道制动为例,进行系统动力响应分析。研究结果表明:轨道、桥梁结构的纵竖向位移和加速度均逐层递减,梁端处轨道结构的竖向振动比跨中处大;列车制动过程中列车速度逐渐减小引起轨道结构的竖向动力响应也减小;列车停车后,轨道结构和桥梁的纵向位移反向突变、纵向加速度突变,随后都有自由衰减的趋势;列车停车瞬间,列车和桥梁出现纵向最大振动。研究成果可为桥上无砟轨道的设计提供理论支持。     

窄轨铁路高速车辆制动系统的开发

日本铁道技术研究所为解决在窄轨铁路上列车提速后车辆制动性能存在的问题做了许多试验、研究工作、并提出了解决问题的新方法，包括制动减速度的确定，没行控制，再着，和吸附式轨道涡流制机等。     

200km/h城际动车组制动与热负荷性能

根据200km/h城际动车组制动系统的总体技术要求,制订出了制动力的分配原则,合理设计出车辆减速度曲线,并对城际动车组在紧急工况及模拟线路运营工况下,对闸片材料及制动盘配置下制动摩擦副的热容量进行仿真计算分析,满足了动车组在运营条件下满足热负荷要求。     

制动工况下“站桥合一”客站纵向动力研究

为研究高速列车制动对"站桥合一"客站纵向动力响应的影响,利用自主研发软件TTBLS-DYNA建立列车-轨道-客站耦合系统纵向动力模型。分别采用有限元方法建立轨道-客站三维空间模型,采用刚体动力学方法建立车辆纵向动力模型。依据动车组的制动减速度特性曲线,通过数值积分方法求解车辆和客站耦合动力方程,进行耦合系统纵向动力响应分析,并以天津西客站为例进行车-站纵向耦合振动分析。研究结果表明:高速列车站内制动对客站结构纵向动力响应影响较小,列车停车瞬间轨道层及高架层纵向位移及加速度达到最值;双线反向制动工况下客站各层结构纵向位移及加速度较单线制动小;车致振动沿楼层高度方向传递过程中,振动加速度逐渐衰减,屋顶层加速度最小;客站各层纵向位移及加速度最大值均随列车制动级别的增大而增大,轨道层加速度最大值增幅最为显著。     

地铁车辆涡流制动装置磁场分析与制动力矩计算

分析了旋转型永磁涡流制动装置的工作原理,并以地铁车辆为对象设计了一种涡流制动装置的结构。利用ANSYS分析软件对其磁场分布进行分析,得到磁通密度的变化规律。以电磁场理论为基础,利用解析法计算了制动装置的制动力矩。为旋转型涡流制动装置的设计、优化与控制方法等提供了一定的依据。     

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。     

中低速磁悬浮列车制动热容量试验研究

针对中低速磁浮列车制动热容量研究,通过线路试验,采集列车实施紧急制动、快速制动和常用制动过程中制动闸片的温度数据,并对试验结果进行分析,为制动闸片有限元分析提供依据。试验中制动闸片的最高温度为392.6℃,小于最高允许温度600℃,证明制动闸片符合设计要求。     

300 km/h动力分散电动车组制动方式研究

对我国将要研制的 3 0 0km/h电动车组中制动方式进行了分析论证。在“先锋号”和“中华之星”高速动车组研制的基础上 ,通过理论计算及比较 ,提出了较为合理的制动方式 :动车采用合金锻钢轮装制动盘 电阻制动 再生制动 ,拖车采用合金锻钢轮装制动盘 盘形涡流制动。这样的配置可减轻制动盘和闸片的负荷 ,制动装置的制动能力得到很大提高 ,满足 3 0 0km/h电动车组所需的制动力以及制动距离的技术条件     

涡流制动技术在高速列车上的应用

根据高速列车制动要求,介绍涡流制动的实用性,并对涡流制动技术应用进行了分析,指出设计过程中须考虑的有关方面,阐述了高速列车涡流制动装置方案设计所包含的内容。在国内研究高速涡流制动技术的基础上,提出盘形涡流制动器结构设计方案。     

地铁车辆制动系统空气制动施加方式及特点分析

对地铁车辆电空混合制动方式及空气制动施加方式进行介绍,并利用有限元仿真软件对等黏着、等磨耗两种空气制动施加方式下,车轮踏面的温度变化情况进行仿真分析.通过踏面温度影响及踏面磨耗影响说明了两种空气制动施加方式的特点.     

地铁车辆车轮踏面异常磨耗原因分析

地铁车辆车轮踏面异常磨耗随速度提高使其运营成本逐渐增加。对于运营速度80 km/h的城轨车辆,基础制动方式基本采用踏面制动+合成闸瓦,就城轨车辆主要采用的踏面制动方式、车轮及闸瓦热负荷匹配特性、电空制动力分配比以及黏着利用等内容进行分析,结合基础制动在运用过程中遇到的实际问题及城轨车辆制动的特点展开分析讨论,探讨造成地铁车辆踏面异常磨耗的根源所在,并指出今后的研究方向。     

我国200 km/h动力集中动车组制动控制技术探讨

文章介绍了国内外动力集中动车组制动技术现状,提出了我国200 km/h动力集中动车组制动系统设计目标,分析研究了制动控制系统的组成、主要功能及作用原理。200 km/h动力集中动车组制动控制系统技术方案比既有160 km/h动力集中动车组的制动技术性能有较大提升,提高了紧急制动和常用制动功能的可靠性,同时考虑了连挂回送及混编需要。     

DK-2型制动机在地铁工程车的运用及常见故障分析

在城市轨道交通行业,电力工程车已逐步引入DK-2型制动机。该制动机具有网络通信、混合制动和智能闭环精确控制等功能,可有效保障地铁电力工程车的高速、安全、准点性。介绍了DK-2型制动机在地铁工程车上的运用,分析了制动机的多种制动方式及主要控制原理;同时结合广州地铁工程车运用经验,提出DK-2型制动机几种常见故障现象,阐述了故障分析思路及故障判定方法,为检修员及司机提供故障处理建议,以提高电力工程车的故障处理效率,保障行车作业安全。     

CRH型电动车组制动距离计算与监控装置制动模式曲线设计

通过对CRH型电动车组有关制动距离计算参数的分析研究，提出一套基于制动减速度的动车组制动距离计算方法和计算公式，同时对动车组LKJ列车监控装置制动模式曲线设计的有关问题作了论述。