交直电力机车全天候粘着控制系统

由成都畅通机车车辆技术开发有限公司和贵阳机务段联合研制的全天候粘着控制系统在机车现有控制模式下，有效地解决了国产交直电力机车在恶劣天气条件下和长大坡道上容易产生空转、滑行、牵引力难以有效发挥的问题，该系统通过GPS与转速传感器的速度比较，实现蠕滑控制，有效地提高粘着利用率，使牵引力发挥接近最大值。     

提高重载内燃机车粘着牵引力技术措施的研究

论述了提高重载内燃机车炽着牵引力应从两方面进行研究：确保柴油机在全工况范围充分发挥出牵引功率的电气控制系统以及牵引电机附加单独调节功率系统，机车轮机呆控蠕滑特性控制，使每一牵引轮对发挥最大粘着牵引力，提出了本项目应研究的内容，及其用于重载和高速机车上将带来的巨大效益。     

牵引电机转矩脉动对机车粘着利用的影响分析

简单分析了轮轨间的粘着特性,对机车上IGBT变流器供电的异步牵引电机的转矩脉动进行了理论和仿真计算,根据计算的结果讨论了牵引电机转矩脉动对机车粘着利用的影响,并对机车运行时最佳蠕滑速度点的选取提出了建议.     

基于AMESim和ABAQUS的机车制动系统研究

为提高机车的制动性能,将MK20防抱死系统应用于液压盘式制动器,通过AMESim和ABAQUS对制动系统进行数值模拟研究。采用MATLAB求解出Oldrich Polach模型,得出粘着系数、蠕滑率与机车速度之间的关系;基于轮轨粘着机理建立制动防抱死数学模型,通过AMESim得出机车在常规制动和防抱死制动条件下的轮轨粘着系数和制动距离;运用ABAQUS建立制动器的温度-位移耦合模型,得出制动盘在不同条件下的瞬态温度场。研究结果表明,防抱死系统的应用可明显提升机车轮轨间的粘着系数利用率,降低制动盘的瞬态最高温度,对于提高机车的运载能力有着重要的意义。     

成果信息

交直电力机车全天候黏着控制系统交直电力机车全天候黏着控制系统是根据机车蠕滑率特性曲线,基于改善雨天黏着特性以获取较大黏着系数为指导思想,采用蠕滑率控制技术、高精度GPS技术、光电技术等,对铁路机车进行黏着控制。当需要大牵引力(如坡停起动加速工况)时,利用高精度GPS技术测取机车速度,通过快速测量,计算出机车各轮对蠕滑率对牵引力(电流)的偏微分值,判断各轮对距离黏着特性极限的分离程度,及时调控电机电流使之运行在高黏着区,在不超越极限的情况下,使机车始终能够获得较高的牵引力。     

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。     

基于dSPACE的牵引传动系统粘着利用控制半实物仿真平台研究

在分析粘着力产生机理、轮对传动机构和车体模型的基础上,提出了用于粘着利用控制研发的整车动力学模型硬件在回路仿真方法,并搭建了基于dSPACE的半实物仿真平台,验证了所提出方法的正确性,进一步在半实物平台上实现了基于蠕滑速度判据的粘着利用控制。     

基于二维云模型的机车粘着控制及其仿真研究

提出了一种基于云模型控制器的机车粘着控制方法.通过分析机车牵引系统的粘着特性,建立了简化的机车牵引系统仿真模型;利用云模型的定性概念与其定量表示之间的不确定性转换能力,针对机车粘着控制的强非线性、复杂性,设计了基于云模型的机车粘着控制器.仿真结果表明,本方法可以有效地抑制空转的发生,实现了机车优化粘着控制.     

牵引力对机车轮轨关系的影响分析

为分析机车牵引力对轮轨关系的影响,在SIMPACK多体动力学软件中分别建立了基于60钢轨和60N钢轨的"机车-轨道"耦合动力学模型,设定了水平轨道和坡道通过曲线的2种工况,分析机车牵引力与轮轨蠕滑关系、最大法向接触应力和RCF损伤系数的关联度。计算结果表明:增加牵引力使轮轨纵向蠕滑率和纵向蠕滑力迅速增加,横向蠕滑力降低,机车在60N钢轨上运行时变化尤为明显;钢轨内侧纵向蠕滑力受牵引力作用方向改变,引起钢轨内侧裂纹方向改变;相比60钢轨,60N钢轨抵抗磨耗的能力较强,但容易产生滚动接触疲劳。     

高速铁路列车轮轨粘着特性的理论探讨

首次建立了带函数型摩擦系数的滚动接触理论，使滚动体的运行速度成为可能被讨论研究的参变量，并以ＣＯＮＴＡＣＴ程序为基础，编制了相对应的计算程序。然后通过对各种蠕滑状态和运行速度下粘着情况的详细计算，得到了与实测的蠕滑力－蠕滑率曲线以及粘着率－运行速度关系相一致的计算结果。本文的工作既可以说是对Ｋａｌｋｅｒ理论的修正，也可以说是对Ｋａｌｋｅｒ理论的补充和完善。     

一种考虑系统不确定性估计的重载列车最优黏着控制

重载列车在运行时,黏着条件容易受到不良的天气状况或轨面状态影响,会导致列车无法有效发挥牵引力。为了解决重载列车在运行过程中因黏着条件恶化导致无法有效发挥牵引力的问题,提出一种考虑系统不确定性估计的离散积分滑模控制方法,该方法通过对最优蠕滑速度的跟踪控制,实现重载列车的最优黏着控制。由于黏着系数在实际情况中难以测量,所以针对此情况设计串联滑模观测器对黏着系数进行观测估计。采用带遗忘因子的最小二乘法估计出黏着特性曲线斜率,并根据梯度下降算法得到最优蠕滑速度。以最优蠕滑速度和实际蠕滑速度作为控制系统输入,以牵引电机转矩作为系统输出,利用一步延迟估计方法估计系统的不确定性,据此设计离散积分滑模控制器控制电机转矩使蠕滑速度始终稳定在最佳蠕滑速度处。仿真实验结果表明：设计的考虑系统不确定性估计的离散积分滑模控制方法实现了对最优蠕滑速度的跟踪控制,并且与离散积分滑模控制方法相比,系统跟踪误差更小且具有更高的控制精度。说明采用的方法不仅能够补偿系统的不确定性和抑制抖振现象,而且还能实现对最优蠕滑速度的高精度跟踪控制,达到使重载列车牵引性能最优的目的。     

独立旋转车轮轮轨蠕滑率研究

通常情况下轮轨之间的接触有两种可能：一点接触或两点接触，而独立旋转车轮应尽量避免两点接触，为此用一种有别于相关文献的独立车辆蠕滑率公式推导方法，导出了独立旋转车轮一点接触蠕滑率计算公式，定义了车轮滚动系数，指出该参数对独立旋转车轮以及蠕滑控制轮对的研究有重要的意义，并分析了轮对运动（横向和摇头）和车轮滚动系数对滚动接触蠕滑率的影响，通过分析得知，车轮踏面外形对蠕滑率影响对运动（横向和摇头）和车轮滚动系数对滚动蠕滑率的影响，通过分析得知：车轮踏面外形对蠕滑率影响十分敏感，应谨慎选择独立旋转车轮的踏面；车轮滚动系数对纵向蠕滑率影响比较明显，对横向蠕滑率和自旋蠕滑率的影响很小，用已经建立的带独立旋转车轮的车辆模型，对目前分析使用较多的两类形式的独立旋转车轮蠕滑率公式通过阶跃响应进行了比较，结果表明两者之间的差异很小，对动力性能的计算都能达到工程要求。     

机车粘着控制技术现状与发展

从机车控制实用角度出发，着重介绍当前国内外机车粘着控制技术现状，粘着控制机理，两类主要粘着控制系统的特点，分析有关交直与交直交传动机车的粘着特性，分散与集中控制的利弊，并简要地介绍了国产电力机车，内燃机车粘着控制技术状态及发展设想。     

33t轴重内燃机车方案及机车曲线黏着问题研究

针对我国30 t轴重重载技术体系中还没有30～33 t轴重内燃机车的现状,基于25 t轴重HXN3机车技术平台,提出33 t轴重内燃机车分别采用三轴传统转向架和三轴径向转向架2种基本方案。建立机车发挥牵引力时的动力学模型,通过理论分析和数值仿真研究机车曲线通过时导向轮对车轮横向蠕滑率的特点及其对纵向黏着力的影响,并基于总蠕滑率的考虑给出曲线黏着计算公式。针对大半径、小半径两类曲线,对比研究径向转向架和传统转向架通过曲线时导向轮对左右侧车轮黏着系数和蠕滑率的特点,揭示采用径向转向架对改善曲线黏着的优势。研究结果可为今后我国研制大轴重、高黏着内燃机车转向架提供参考。     

基于最优蠕滑辨识的高速列车黏着控制研究

针对高速列车黏着控制提出一种最优蠕滑辨识方法,通过仿真分析验证该方法的有效性。通过捕捉瞬态控制和稳态控制切换时的蠕滑率作为控制基准值,以模糊控制方式对控制基准值进行调节,实时辨识轨面最优蠕滑率。该方法以最优蠕滑率为控制目标达到获取最优黏着控制效果,实现了最大黏着系数利用、提升牵引力发挥稳定性的目的,为黏着控制在高速列车领域的应用提供了指导。     

轻轨车的轮对蠕滑控制

现代轻轨车将在城市交通中获得较多的应用.对这种车辆而言,充分利用粘着、防止空转的问题显得特别重要.文章介绍德国新开发的"轮对蠕滑控制系统",着重叙述"RSR-N"的基本控制结构、操作控制过程和应用实例.通过大量试验比较,证明新型"轮对蠕滑控制"即使在极端恶劣的条件下,工作也是十分可靠的.     

机车车辆轮轨黏着-蠕滑问题研究

机车车辆轮轨黏着问题与机车运行存在密切关系。在其他条件不变情况下,牵引轴重必将加大滑动区面积,但随着蠕滑率的不断加大,黏着系数随着轴重增加而减少。黏着控制实质是蠕滑率控制,目的是有效识别和抑制机车空转和滑行,使机车牵引力或制动力在接近轮周牵引力峰值点工作,充分发挥轮轨可用黏着潜力,提高黏着利用率,并根据国内机车黏着利用方面存在的不足提出改进建议。     

高速轮轨粘着机理试验研究

系统介绍了在滚动振动试验台上所进行的１：１实物模型高速轮粘着机理试验情况，试验包括干净表面、水润滑和油润滑三种轮轨表面状态在不同轴重、不同速度工况下的粘着试验。试验不仅得到了完整的粘着力（粘着系数）与蠕滑率的关系，同时得到了粘着系数与运行速度的关系。最后，通过拟合轮轨接触函数型摩擦系数并进行计算，首次使轮轨接触粘着计算与试验结果一致。     

电力机车粘着控制及其仿真研究

近年来我国铁路运输实施高速化、重载化,轮轨粘着时常达到阈值状态。列车安全平稳运行需要有效地利用轮轨间的粘着力,为了提高轮轨粘着利用率就需要深入研究机车粘着控制系统。利用MATLAB软件和ADAMS/Rail软件,搭建包含多体动力学系统、牵引传动系统以及控制系统在内的电力机车虚拟样机仿真平台。仿真结果验证了仿真模型的可行性,组合粘着控制方法有效地抑制了机车空转,达到了设计目标。     

HXD1机车粘着利用控制软件优化改进

针对HXD1型国产化电力机车在西安铁路局西康段大坡道启车、提速中存在牵引力发挥不足的问题,通过改进车速计算方法,并利用自回归滑动平均模型(ARMA)最优估计滤波理论,优化了蠕滑速度微分估算,提升了牵引力发挥。经过西康段的牵引试验,证明该算法可以提升HXD1机车粘着利用率,达到了牵引力充分发挥的效果。