基于模糊控制策略的高速列车防滑控制研究

防滑控制是高速列车制动控制中的关键技术。提高防滑控制中轮轨黏着的利用率,保障安全可靠是高速列车制动控制的核心。文章通过建立单轮对动力学模型,基于轮轨黏着特性的Polach模型对轮轨特性进行深入分析,提出单轴滑行导致全轴滑行的问题。其次,基于模糊控制算法建立控制模型,对滑移率、减速度、减速度微分3个变量进行综合考虑。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上对其进行仿真分析。仿真结果表明：单轴滑行不及时处理会导致全轴滑行;通过基于模糊控制算法建立的控制模型,使得滑行控制的切入点选择更加精准,具有更好的防滑控制效果。     

基于台架试验的高速动车组防滑控制特性研究

黏着制动是通过车轮与钢轨接触斑之间的黏着-蠕滑来传递制动力的,因此轮轨黏着是影响制动系统性能的主要因素.防滑控制系统能防止由于轮轨低黏着而引起的轮对擦伤,是列车制动系统的核心技术之一.在深入分析轮轨黏着机理的基础上,设计一种分层递阶和多模式黏着切换的防滑控制新策略,防滑控制系统能根据不同的轮轨黏着条件自适应获得最佳可用...     

制动防滑控制系统失效分析及应对措施

黏着制动是目前轨道交通车辆最主要的制动方式,其制动力的大小取决于轮轨间的切线力,因而在制动过程中不可避免地伴有滑行的风险。随着车辆速度的提高,轮轨间的黏着系数降低,车轮滑行几率增大,文中通过对极端天气情况下高速动车组防滑失效问题的分析,研究了低黏着状态下防滑系统中防滑阀排风时间、电制动与空气制动防滑的协同作用方式、滑行判据及防滑策略的弊端,提出了在极端天气条件低黏着状态下避免防滑失效的应用措施。     

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.     

基于ALE方法的高速轮轨黏着特性仿真及试验验证

根据全尺寸高速轮轨关系试验台,建立基于ALE方法的轮轨滚动接触三维有限元模型,仿真分析干燥条件下高速轮轨黏着特性曲线,并采用试验台的高速黏着试验结果对其进行验证。在此基础上,分析高速条件下从制动到牵引工况变化过程中的轮轨接触斑状态、摩擦力分布、Mises应力分布等的演变规律。结果表明:有限元模型可用于模拟干燥轮轨接触表面条件下的高速轮轨黏着特性;黏着轮从自由滚动状态(全黏着)到最大牵引力(全滑动)过程中,轮轨接触斑从靠近轮缘的一侧进入滑动状态并逐渐扩大到整个区域,而制动工况时则从远离轮缘的一侧进入滑动状态;摩擦力从黏着轮自由滚动时的自旋分布状态逐渐变化为趋于一致方向,纵向蠕滑力达到饱和;Mises最大应力点由黏着轮自由滚动时的接触表面以下2 mm处逐渐转移到接触表面,应力更加集中。     

高速列车防滑系统仿真台架试验标准和方法研究

最新防滑系统国际标准规定,制动防滑系统性能测试主要采用仿真台架测试,以替代在操作上有难度的轨道测试,从而减少制动防滑系统的测试时间和成本.通过对国际上现行的防滑系统相关标准进行系统研究和对比分析,结合高速列车防滑系统的开发和测试经验,设计了一种满足相关标准的防滑系统仿真台架测试方法.该测试方法基于硬件在环系统,分别建立了黏着模型、车辆性能模型和防滑控制模型.最后,通过对比分析和仿真测试对防滑仿真模型进行了验证,为高速列车防滑系统的研发、测试创造了条件.     

和谐号动车组制动防滑控制理论和试验

防滑控制系统是和谐号动车组列车制动系统的核心技术之一.在列车高速运行时,具有防滑控制功能的列车制动控制系统,既能实现良好的滑行控制,又能充分利用轮轨之间的黏着作用力.主要介绍了和谐号动车组制动防滑系统,包括制动防滑系统的基本原理,硬件组成,滑行检测方法,防滑控制方法以及控制策略等.通过防滑试验验证了和谐号动车组制动防滑...     

基于模糊控制的防滑控制方法研究

车轮滑行保护能够防止由于轮轨低黏着而引起的轮对擦伤和制动距离延长,是制动系统的核心技术。由于轮轨黏着特性的非线性、时变性、复杂性,难以建立精确的数学模型,因此传统防滑控制方法中的控制参数和控制逻辑设计一般是基于轮轨黏着理论和大量的线路试验与运用经验,这种方式具有成本高、周期长、管理难的问题。基于模糊控制的双输入单输出防滑控制方法,采用专家知识和现场试验数据为训练样本得到模糊控制规则库,不需要复杂的控制逻辑,操作简单,实现方便。仿真测试结果验证了基于模糊控制的防滑控制方法有效性和可靠性,为现车实际应用奠定了理论基础和技术支持。     

基于细观尺度粗糙轮轨接触蠕滑特性数值分析

为了进一步考虑粗糙表面对轮轨蠕滑的影响,从微凸体的微米尺度跨越到米的尺度,着力于摩擦的物理学本质,建立干摩擦工况下的轮轨蠕滑力的二维动态计算模型。通过微凸体接触与断开来模拟轮轨接触的滚滑运动,讨论不同速度、蠕滑率、轮轨表面粗糙度参数等因素对轮轨黏着系数的影响,对每个因素造成的轮轨牵引系数的变化进行数值分析。在中低速情况下,通过对线路测量数据和实验室JD对滚机数据与模型计算结果的对比,验证了模型的有效性。结果表明随着速度的增大,黏着系数随之下降;适当增加轮轨表面粗糙度能提高轮轨间的黏着系数;同时以非人为划分的方式重现接触斑内牵引系数变化的过程,从黏着区到滑动区的过渡过程。     

高速轮轨黏着机理的研究进展及其应用

轮轨黏着影响列车牵引和制动,对铁路运营效率和行车安全至关重要。论述国内外高速轮轨黏着的研究成果,包括仿真研究和试验研究进展情况。在仿真研究方面,介绍国内外轮轨黏着的理论模型发展和数值方法;在试验研究方面,介绍国内外的试验方法和试验结果。通过对轮轨黏着机理进行研究,揭示影响轮轨黏着的因素及其影响规律。分析现场存在的轮轨黏着方面的问题以及国内外轮轨黏着的控制与利用情况,包括最新的轮轨增黏措施和防滑防空转技术,并对高速轮轨黏着机理未来的研究方向进行展望。     

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。     

列车防滑控制与不利黏着时制动力计算

分析了影响黏着的基本因素和国内外关于黏着系数的规定,介绍了防滑控制的方法,并结合列车运行的实际情况及试验经验,提出了轮轨间不利黏着状态下的制动力计算方法。     

架控制动系统空气防滑控制策略研究

车轮防滑保护可以在轮轨黏着突然降低情况下减少制动力,防止车轮擦伤,并充分利用黏着以缩短制动距离,是列车制动系统的核心技术之一。架控制动系统将防滑阀和制动阀合二为一,具有较高集成化,无独立防滑阀,此时如何有效地实施防滑保护控制,将关乎到架控制动系统的运行安全。因此,本文设计了一种架控空气防滑控制策略,满足了架控制动系统对防滑控制的要求。仿真测试和实车试验的结果已验证了该架控空气防滑控制策略的有效性和可靠性。     

时速400 km轮轨制动大蠕滑黏着试验研究（一）——水介质条件下黏着特性

300～400 km·h^-1速度范围内高速列车在湿轨条件下的制动黏着行为特点尚不清楚,制约着时速400 km高速列车制动黏着的有效利用。针对这一问题,利用全尺寸高速轮轨关系试验台,研究高速轮轨水介质条件下制动大蠕滑黏着特性,提出基于高速轮轨关系试验台的轮轨水介质条件下制动大蠕滑黏着特性试验方法,探究100～400 km·h^-1速度范围内轮轨接触界面为中等粗糙度水平(Ra为0.4～0.6μm)且有水介质条件下纵向蠕滑率为0～30%时的制动黏着特性。结果表明：在纵向蠕滑率从0.5%增至5%～8%过程中,黏着力系数出现了减小的现象,此阶段不利于黏着的利用;纵向蠕滑率增至一定数值后(一般为5%～8%),若继续增加,则出现黏着力系数再上升的现象;试验速度为200 km·h^-1时,当纵向蠕滑率增至27%时出现黏着力系数上升的第2个峰,在纵向蠕滑率从30%开始减小过程中黏着力系数出现“卸载峰”;试验速度在300～400 km·h-1范围内,当纵向蠕滑率增至15%左右时出现黏着力系数上升的第2个峰,此处黏着力系数约为第1个峰时的2倍;加...     

轮轨油污染黏着特性的三维数值分析

在油污染工况下,建立一个考虑轮轨表面粗糙度的三维轮轨黏着特性数值分析模型.应用Patir和Cheng提出的平均流量模型,以多重网格法和多重网格积分法作为数值计算的工具,得到轮轨间存在油介质时的液体、固体粗糙峰接触压力以及膜厚的分布规律,并研究列车速度以及轮轨表面粗糙度对轮轨间黏着特性的影响.研究结果表明:随着列车速度增加,轮轨间的黏着系数逐渐下降;随着轮轨表面粗糙度的增大,轮轨间的黏着系数逐渐增大.此外,从数值角度分析速度增大引起黏着系数下降和粗糙度增大所引起黏着系数上升的机理.     

基于AMESim的动车组制动防滑系统自定义建模与仿真

介绍了制动防滑系统的原理并建立数学模型,基于AMESim软件的二次开发平台AMESet建立了轮轨模块、制动阀信号控制模块。在AMESim软件中使用这些模块建立了制动防滑系统的仿真模型并进行了仿真,仿真结果与实际情况吻合。     

架控制动系统防滑监控策略研究

紧急制动是车辆运行安全的重要保障,而防滑保护系统在轮轨低黏着条件下减少制动力,防止轮对擦伤。架控制动系统采用集约化、智能化设计,将制动阀和防滑阀合二为一,如何在保证紧急制动满足安全等级要求的情况下亦能有效发挥防滑保护功能,将直接影响到架控制动系统的安全运用。针对上述问题,设计了一种架控防滑监控策略,通过硬件电路冗余设计和软件层级控制,满足了紧急制动安全等级要求并达到防滑控制目的。仿真和试验的结果也验证了该架控防滑监控策略的有效性和可靠性。     

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。     

高速动车组制动防滑控制问题研究

防滑控制系统是动车组列车的核心技术之一,在列车高速运行时,防滑控制系统既能实现良好的滑行控制,又能充分利用轮轨之间的黏着,保证列车的制动距离尽可能缩短。介绍了动车组制动防滑控制的基本原理,滑行检测方法,防滑控制方法,在恶劣天气下存在的问题和解决方案,并对优化后方案进行了探讨,提出新的改进建议。     

动车组超低黏着轨面制动防滑性能试验研究

基于试验动车组在干燥轨面、常规低黏着轨面和超低黏着轨面的制动防滑性能试验,对比分析结果表明,相对于干燥轨面,试验动车组在超低黏着轨面的制动距离过多延长,总风消耗量过大,有一定的安全风险。结合相关黏着控制理论及试验数据,分析试验动车组防滑控制不适应超低黏着轨面的原因,进而研究制订以降低减速度检测灵敏度、缩短滑行检测后阶段排气时间、增加滑行恢复充气控制条件为主要优化措施的防滑控制方案。优化后的防滑控制能有效提高超低黏着条件下的黏着利用水平,初速度160km/h的紧急制动距离缩短56%,总风压力可维持在正常压力范围。试验结果对动车组防滑理论研究、防滑控制设计及其优化有重要的指导意义。