轨道车辆制动系统智能控制与维护技术研究进展

围绕轨道车辆普遍采用的微机控制直通电空制动系统，介绍了制动系统的结构组成、工作原理和控制原理，分析了制动系统的技术特性，总结和探讨了制动系统智能化的技术发展趋势，从制动系统的智能控制与智能维护两方面，对制动系统的研究现状、存在的问题进行了综述。研究结果表明:轨道车辆制动系统是一个复杂的“机电气(液)”耦合的动态时变非线性控制系统，其服役过程与故障行为具有不确定性、模糊性和小样本性的特征；在制动系统控制技术方面，相较于理论制动力控制，速度黏着控制和减速度控制2种制动控制模式在处理外界干扰影响时控制效果均有所提升；针对制动系统控制中存在的外界干扰、性能衰退或潜隐故障等不确定因素，基于参数辨识和闭环反馈的自主智能控制是制动系统智能控制技术的发展趋势，核心目标是实现外界干扰的自适应、性能衰退的自保持以及潜隐故障的自调节；在制动系统维护技术方面，制动系统运用维护主要涉及状态监测、故障诊断，对于故障预测与状态评估的研究还很少；充分利用制动系统服役状态信息，加强多源因素耦合作用下的制动系统服役行为与演化规律研究是制动系统智能维护技术的发展趋势，应进一步开展制动系统的服役性能一致性分析评价、传感器布局优化和剩余使用寿命预测方法研究。      

城市轨道交通车辆车轮热强度预测

基于传热学和有限元理论,通过有限元软件对列车车轮的温度场进行模拟仿真,并通过对城市轨道交通车辆实际制动过程分析研究,建立了列车车轮的三维有限元模型,对车轮在不同制动初速度、减速度条件下的三维瞬态温度场进行仿真分析。从车轮材料所能承受的耐热极限方面研究了车轮温度场分布,即:车轮在初速度50～60km/h不同制动减速度条件下,连续往返运行一个来回,车轮的温度场满足材料的性能要求;在初速度80km/h不同减速度下连续制动后,车轮的最高温度会超过材料的耐热极限。从而得出能够满足列车行驶安全的制动初速度、减速度条件。     

高速列车制动盘摩擦副的优化

对高速列车上使用的制动盘进行强化散热设计,采用在制动盘摩擦面开导流槽的方法,使其能够对制动盘摩擦面起到进一步散热的效果。根据摩擦学、流体力学、传热学原理对制动盘导流槽进行设计并分析,采用计算流体动力学软件FLUENT分析了制动盘摩擦面导流槽内流场的分布情况,通过ANSYS10.0有限元软件对制动盘的温度场进行了仿真分析。最终验证了在制动盘表面开导流槽存在强化散热方面的作用。     

基于AMESim的轨道交通车辆架控制动系统建模与仿真

基于制动系统气制动原理,参考用于上海轨道交通1号线6改8工程增购列车的克诺尔EP 2002架控制动系统,运用AMESim仿真软件,对架控制动系统的供风、停放制动模块,以及制动控制模块中的远程缓解、紧急冲动限制、制动、连通等模块进行建模,进而对架控制动系统气制动整体建模。仿真分析常用全制动、紧急制动、停放制动等制动模式,并与EP2000架控气制动系统设计指标进行对比。仿真结果验证了系统的常用全制动、紧急制动和停放制动等制动模式与1号线车辆的设计指标相符。     

空气动力制动前排风翼板制动力影响规律

为得到第1排风翼板对空气动力制动能力的影响规律,结合某高速列车车型,采用流体仿真软件FLUENT研究第1排风翼板高度和横向间距变化对后排风翼板的干扰规律。结果表明:第1排风翼板的高度变化对后排风翼板的流场影响较小,同时随着其高度的降低,后面2排风翼板产生的制动力变化不大,各排风翼板可提供的总制动力大幅降低;随着第1排风翼板横向间距逐渐增大,第2、3排风翼板提供的制动力不断增大,当第1排风翼板横向间距为400mm时,各排风翼板产生的总制动力值达到最大,空气动力制动能力有明显的提升。最后通过风洞试验验证了采用Realizable k-ε双方程模型模拟带风翼板高速列车外流场湍流的可靠性和计算精度。     

基于研磨子的车轮多边形抑制机理与跟踪试验

提出了基于研磨子的车轮多边形抑制措施,即通过研磨子摩擦车轮踏面从而消除或抑制车轮多边形的产生和发展。台架试验表明,研磨子在保证对车轮踏面均匀磨损的前提下,可有效降低车轮表面粗糙度等级。在线路运用跟踪试验中,配置研磨子车轮的高阶多边形幅值保持在-12.0～7.2 dB之间,表明修形研磨子对车轮多边形的抑制效果明显。     

交叉杆结构的副构架式径向转向架动力学性能研究

分析了交叉杆结构的副构架武径向转向架的导向机理和性能特点,重点研究了交叉杆结构参数对车辆动力性能的影响.建立了交叉杆结构的副构架式径向转向架车辆的动力学仿真模型,计算比较了结构尺寸不同的交叉杆结构转向架间稳定性与曲线通过性能的区别.给出了一个能使车辆动力学性能最好的交叉杆结构尺寸的优化取值区间.     

轮对外形非接触式自动测量系统研究

提出了一种全新的测量轮对外形尺寸的方案,即采用车轴基准探尺测定轮对的轴线。以并联式机构和旋转测头作为传感器的执行机构,扫描轮辋断面的轮廓线,由此计算出轮对的相关外形参数。分析了该机构中各单一因素对测量误差的影响,得出了误差补偿的依据。借助虚拟仪器的思想．结合计算机控制．完成了测量系统的电气部分设计：通过电涡流传感器非接触式扫描测量试验．进一步证明了该测量系统的可行性。