城轨列车制动模型及参数辨识

列车制动模型是设计ATO精确停车控制策略的依据.本文通过分析城轨列车制动系统的构成、特性及其和驾驶员的接口,从面向控制的角度提出适合控制器设计的制动模型以及模型参数的辨识方法.现场实验表明:该模型能够较好描述城轨列车制动系统的动态特性,并且基于该模型的自动停车控制系统在实验中也取得了满意的性能.     

城市轨道交通进站制动算法研究

城市轨道交通列车制动问题解算的核心是制动距离的计算.在常用算法的基础上提出一种采用运行距离与进站制动点并进的求解方法.这种求解方法不需要反复试凑就可获得进站制动点,能更快速、准确地确定进站制动点及制动距离,且可使计算速度大幅度提高.     

基于自动驾驶的动力制动使用研究

在分析列车各种工况特性和工况转换间的约束条件后,设计列车在下坡道上自动工况优选策略,实现列车以坡段限速动力制动匀速出坡.     

采用大闭环控制方式的城市轨道交通列车制动控制系统研究

大闭环控制方式的城市轨道交通列车制动控制系统,以既有的城市轨道交通列车制动系统为基础,加以适当改造,构建大闭环,通过对减速度的精确控制实现对城市轨道交通列车制动力的精确控制。介绍并比较分析了大闭环控制方式的列车制动控制系统与既有列车制动控制系统的构成、主要功能和作用原理,从理论上推断出大闭环控制方式的城市轨道交通列车制动控制系统能够显著改善列车的制动品质,实现列车精准定点停车。     

基于车辆制动延时的列车自动防护系统防护距离优化

简要阐述了城市轨道交通ATP(列车自动防护)系统防护距离计算原理,计算分析了车辆制动延迟时间参数优化前后的列车ATP系统最小防护距离。经对实际项目计算,当车辆制动延时减少30%时,列车的ATP系统最小防护距离缩短24.7%,单条停车线长度实际可减少6 m。研究结果表明：通过缩短车辆制动延时,可有效减少列车的ATP系统最小防护距离,进而缩短停车线长度,减小停车列检库的占地面积。     

城市轨道交通车辆与铁路干线车辆制动适应性研究

通过对城市轨道交通车辆直通制动机与铁路干线货物列车自动制动机两种制动机制动指令的转换,及制动上升率、制动量和制动起始点的确定等适应性研究,解决两种制动机之间的制动指令的识别和制动性能的匹配。即采用直通制动机的城市轨道交通车辆能识别并执行干线铁路机车车辆所发出的制动指令,并使城市轨道交通车辆的制动加速度和铁路货物列车的加速度基本保持一致,从而实现城市轨道交通车辆通过联挂于铁路干线货物列车进行运输。     

城市轨道交通车辆制动模式研究

概述了城市轨道交通车辆制动系统(电制动、空气制动以及电空混合制动)的制动原理和特点。在相同速度级不同载荷的情况下,对车辆分别施加常用制动、快速制动以及紧急制动,监测车辆在制动过程中的相关信号,并对制动距离进行计算及对比分析。结果表明,在制动过程中综合考虑舒适性和低能耗性,常用制动模式为最优的制动模式。     

动车组列车制动系统的Hammerstein模型及其参数辨识方法

针对动车组列车制动系统的非线性及其在ATO中的重要性,从控制和动力学角度提出动车组列车制动系统的Hammerstein模型。根据制动指令信号的流向介绍动车组列车制动系统的工作过程;分别考虑系统各环节,用经过曲线拟合得到的静态非线性函数描述动车组列车制动特性表,用延时环节描述制动指令信号传输和制动控制器动作的延时,用两个一阶线性环节分别描述制动力反馈调节过程和动车组列车减速度冲动缓解过程,提出动车组列车制动系统的Hammerstein模型;并介绍了思维进化算法辨识模型参数的方法。最后以CRH2型动车组为仿真对象验证模型和参数辨识方法的有效性。     

基于图像技术的城市轨道交通大客流辨识

通过分析我国城市轨道交通发展的现状,说明"大客流"状态已逐渐成为城市轨道交通运营中的常态化现象。为了对城市轨道交通车站内客流进行更准确的辨识与监控,保证运营安全,尝试将图像技术引入轨道交通的客流辨识与安全管理中:建立客流图像特征值与客流特征值的联动关系,给出客流辨识的函数,并开发客流辨识系统。北京地铁雍和宫站的实际视频数据的辨识应用结果表明,该方法的识别准确度较高,具有一定的可用性。     

基于UIO方法的列车自动驾驶信号故障检测研究

列车自动驾驶ATO(Automatic Train Operation)状态故障检测是实现CBTC(Communication BasedTrain Control)系统车载ATO控制功能可靠性的必要条件之一。针对影响列车自动驾驶功能与性能的速度、位置量测传感器故障及执行器故障进行故障建模,利用基于未知输入观测器UIO的故障检测方法对存在未知干扰与噪声情况下的ATO状态故障进行检测。通过构建残差与设置阈值来降低对未知干扰或噪声的敏感度,从而降低故障报错率。仿真结果表明,本文所提出的方法能够完成对列车控制状态3种故障模式的检测,该检测信息不仅能够给已经装备ATO的车辆提供实时优化曲线生成所需的参数,也可以为仍使用人工驾驶的列车进行预警,并为车辆维护业务提供有用信息。     

再生制动能量回馈系统的能量回馈效率影响因素分析

详细分析了城市轨道交通项目在选取再生能量回馈系统时需要考虑的因素。能量回馈系统的安装间隔直接影响再生制动能量利用率的高低,列车制动时与能量回馈系统的距离也影响能量回馈效率,能量回馈系统安装点与轨道的距离也会影响能量回馈效率。     

基于列车控制与管理系统的车辆制动力管理方案设计

针对传统城市轨道交通车辆在制动过程中电制动力利用率不足、空气制动施加过于频繁、停车或起步阶段冲动大等问题,提出了一种基于列车控制与管理系统(TCMS)的车辆制动力管理方案。方案涉及TCMS参与制动的各阶段相关制动参数的调整优化,以及制动系统和牵引系统在制动过程中实现功能的清晰界定。试验验证表明,提出的方案设计合理,对城市轨道交通的节能、降低维修成本及提高乘客舒适性等方面起到了良好作用。     

轨道交通动车组单双管制制动系统可靠性建模

以高速动车组制动系统为研究对象,建立单双管制制动系统的可靠性模型,并利用单双管制制动系统的数学模型计算单双管制制动系统的可靠度函数。该研究工作为高速列车备用制动系统的设计、试验研究提供理论参考。     

基于无线射频识别技术的列车位置识别系统

基于无线射频识别(RFID)技术的城市轨道交通列车位置识别系统,独立于信号系统,可作为信号系统的补充。介绍了该列车位置识别系统的组成,描述了系统软件的逻辑判断过程,着重阐述了小交路列车折返时的判断过程。该系统的应用经验表明,基于RFID技术的列车位置识别系统直观性好、准确性高、适用范围广,能有效缩短列车延误时间,节约人工成本,尤其适用于小交路列车位置的识别。     

基于参考模型的ATO自适应控制算法研究

提高列车自动驾驶ATO(Automatic Train Operation)系统的控制精度是实现全程无人驾驶的关键.本文首先分析列车制动系统的动态性能,然后基于该制动系统的状态空间模型构建一种模型参考自适应控制系统,并在理论上证明该控制算法的渐近稳定性,同时指出该类控制算法存在引起控制器震荡的固有弊端.随后,通过在原自适应控制系统中引入合适的辅助系统,构建基于增广误差的自适应控制系统,该算法不仅克服了前一种方法的固有缺陷,而且具有更加严谨的理论结构.最后,数学仿真结果显示本文所提算法能有效补偿列车运行过程中存在的不确定性因素,使列车精确地追踪目标制动曲线,验证了本文所提方法的有效性.     

利用再生制动能的列车运行优化方案

为降低城市轨道交通系统能耗,本文对城市轨道交通列车运行能耗与再生制动能利用现状进行了分析,建立了面向节能的多列车运行方案优化模型。模型采用上海轨道交通16号线线路数据,结合列车时刻表,通过混合遗传算法进行求解,得出再生制动能利用情况最优的列车运行方案。     

城市轨道交通的车辆选型和列车编组方案选择

车辆的选型和列车编组方式以及开通后的运营组织方式将直接影响线路的运能.从建设成本、服务标准、运营收支等方面对6A与6B两个列车编组方案进行了分析和比较.建议新建轨道交通线路的城市,在进行车辆选型和列车编组方案的选择时,不仅要注重直接投资和投资的绝对值,还要考虑到方案能为远期运能提升预留足够的空间.     

城轨列车设置地面制动电阻的仿真研究

城市轨道交通直流牵引供电系统中再生制动已经得到广泛应用.如果使用车载电阻吸收再生能量,会有增加车体重量、隧道温升和浪费再生能量等缺点.地面制动电阻是一种很好的替代装置.结合广州地铁4号线,通过一个全新的系统仿真,对地面制动电阻的容量确定,位置设置等关键问题进行了仿真研究.实际运行结果表明,地面制动电阻工作正常可以很好地防止再生制动失效.     

城市轨道交通桥梁列车制动力试验研究

为研究城市轨道交通桥梁列车制动力及其传递规律,在某新建高架标准跨槽形梁上进行列车制动试验,得到车体最大减速度、有效制动力及钢轨附加力。测试结果显示:钢轨制动附加力远小于高速铁路无缝线路桥梁,且上部结构采用槽形梁可显著减小挠曲附加力;最大轨面制动力率为0.13,有效制动力率为0.10,轨面制动力率按现行规范取0.15偏于安全。建立梁轨相互作用有限元模型,计算试验荷载下钢轨附加力,将测试值与理论计算值进行比较,二者吻合较好。计算结果表明:有效制动力率随墩顶纵向刚度增大而增大,对常用跨度简支梁,有效制动力率可从0.09～0.15范围内选取。