一体式整流斩波充电装置在智能轨道快运系统的应用

目的：为满足智能轨道快运系统大功率充电需求，提出一种智能轨道快运系统充电装置的新型结构，其能满足在一体化智能箱式充电站内的安装，避免在乘客站台安装带来的噪声和接口等问题。方法：智能轨道快运系统快速充电装置结构包括输入侧交流断路器、预充电回路、网侧滤波回路、PWM(脉冲宽度调制)整流回路、Buck直流变换回路和直流侧滤波回路；PWM整流实现交流到直流功率变换；直流Buck变换实现直流电压输出满足智能轨道快运系统车载储能元件充电的恒压、恒流及恒功率的充电模式；预充电路减少系统工作时的合闸冲击；网侧滤波减少了注入电网的谐波电流；直流侧滤波采用电感L和电容C组成低通滤波器来滤除高频分量输出，减少纹波电流输出到储能介质。结果及结论：通过仿真、选型计算的充电装置采用双环控制提高了系统的动态性能，有源阻尼技术有效抑制了谐振，正反转双序锁相环实现了网侧适应性控制、系统控制及保护对Buck和PWM整流进行控制，实现输出的恒压及限流控制。充电装置已经成功应用于株洲智轨一期工程项目，项目通车验证了充电装置能够安全、高效地给智能轨道快运系统车辆充电。     

虚拟轨道自导型运输系统的悬浮跨接走行车辆架构

提出了一种虚拟轨道自导型运输系统列车新架构——悬浮跨接走行虚拟轨道列车.介绍了悬浮跨接走行模式的架构型式及关键部件的结构.通过车辆运动学分析,以及导向力和运动自由度匹配性分析,讨论了列车结构的循迹充分性;利用解耦控制理论分析了列车的运动解耦性.采用悬浮跨接走行模式的虚拟轨道列车在理论上可以通过全轮转向控制实现车体各个横...     

基于虚拟激励法的车桥系统随机振动分析

基于虚拟激励法进行列车~桥梁耦合系统的非平稳随机振动分析,研究了车速以及轨道不平顺等级对系统随机振动的影响。车辆模型采用10个自由度的两系悬挂垂向车辆模型,考虑轮轨接触点处随机激励的时滞性,将轨道高低不平顺激励假设为均匀调制多点完全相干随机激励;然后根据时变系统的虚拟激励法,将其转化为一系列确定的虚拟激励,采用Newmark逐步积分法分离迭代求解系统的虚拟响应,进而求得系统随机响应的时变功率谱和标准差,据此分析系统的随机振动特性;最后通过数值算例分析了列车速度、轨道不平顺等级对系统随机响应的影响。     

以宜宾智轨项目为例分析智轨充电位设计

随着国内智轨项目不断落地,智轨电车充电位设计日益重要。智轨交通具有不受物理轨道限制的特点,其充电位方案设计更为灵活。为了智轨项目的可实施性和可持续性,本文在充分调研国内各智轨项目及厂商车辆试验场的基础上,以宜宾智轨(ART)T1线为例,研究了智轨电车充电位的各种设置方法,结合线路特点,对智轨线路设计中充电位置设计提出可行的方案建议。研究结论表明:对于发车密度较小,或线路较短的线路,推荐采用站台充电;对于线路较长或发车密度较高的线路,推荐设计单独的停车充电线或充电停车场。     

虚拟轨道列车综合舒适性评价研究

以虚拟轨道列车为研究对象,综合考虑其舒适性影响因素,构建综合舒适性评价模型.通过实地调研分析乘客舒适性影响因素,采用层次分析法确定各因素权重关系,对比分析现有指标以及平台试验确定单因素舒适性评价方法,建立舒适性评价体系,并完成综合舒适性评价.最后,以宜宾智轨为例进行实例分析,问卷调查结果与评价结果有较好的一致性,并根据评价结果提出改善虚拟轨道列车舒适性意见,为虚拟轨道列车进一步设计开发提供理论参考.     

基于着色Petri网的下一代列控系统虚拟闭塞技术仿真分析研究

采用虚拟化的逻辑区段代替实际的轨道占用检测设备划分轨道区段，这对自然环境恶劣、维修维护工作困难的高寒铁路具有重要意义。针对下一代列控系统的特点，对其虚拟闭塞技术展开研究。分析了虚拟闭塞条件下，列车占用检查功能以及车地通信故障情况下，区间安全防护功能的逻辑实现。根据对虚拟闭塞技术的研究，以车地通信故障情况下，区间虚拟区段的封锁设置为例，采用着色Petri网的基本概念，利用CPN Tools建模仿真工具，对封锁功能进行建模仿真分析。根据验证结果，对所建模型进行分析修正，确保模型逻辑功能的正确性。     

基于格林函数法的车辆—轨道垂向耦合系统随机振动分析

视钢轨为弹性欧拉梁(Euler梁),建立离散支撑弹性轨道模型,并采用格林函数法得到全频域范围内轨道上任意点处的频率响应;结合高速车辆模型,视车辆和轨道系统为线性弹簧阻尼系统,轮轨接触为线性刚性接触,采用基于虚拟激励法的轮轨接触多点激励,以真实轨道谱为输入,计算车辆—轨道垂向耦合系统的随机振动响应,并分析不同高速轨道谱和车速对车辆—轨道垂向耦合系统随机振动的影响。结果表明:采用格林函数法可快速求解无限长离散支撑弹性轨道模型的频响特性;分析振动频率在15 Hz以上的车体及构架振动时,采用离散支撑弹性轨道模型较传统的刚性轨道模型更为准确;计算车辆—轨道垂向耦合系统的振动能量时,在15~60Hz的中频区域内,采用离散支撑弹性轨道模型得到的计算结果要高于传统的刚性轨道模型,而在高频区域内则相反;车辆—轨道垂向耦合系统的随机振动响应对轨道谱类型和车速均较为敏感。     

储能式多编组虚拟轨道电车全轮转向控制

为了解决虚拟轨道电车转弯半径过大,以及转弯过程中由于后续车辆不跟随而导致的甩尾等安全问题,文章提出了一种双向驱动运行的储能式多编组虚拟轨道电车全轮转向控制方法,分析了其系统结构和控制原理,并进行了全轮转向测试.     

车致“站桥合一”高速铁路客站随机振动分析

为研究轨道不平顺引起的列车-"站桥合一"客站耦合系统随机振动特征,提出基于虚拟激励法和有限元方法的车辆-轨道-客站耦合系统竖向随机振动模型。其中,车辆采用具有二系悬挂的质量-弹簧-阻尼系统模拟,轨道-客站采用有限元方法模拟,轮轨关系采用可以考虑轮轨相对变形的线性Hertz接触模型。采用虚拟激励法将轨道不平顺精确地转化为一系列竖向简谐不平顺的叠加,将非平稳随机振动问题转化为确定性的时间历程问题,推导车辆-轨道-客站耦合时变系统随机振动计算模型。以天津西站为例,对列车高速通行引起的客站各楼层随机振动特性进行分析,并讨论车致振动随车速的变化规律。研究结果表明:客站竖向位移主要受车辆轴重引起的确定性激励控制,轨道不平顺引起的随机激励对其影响很小,而竖向加速度则受两种激励的双重影响;车致随机振动在客站结构内衰减迅速,同一楼层平面内,确定性响应和随机性响应衰减速率相近,沿楼层高度方向,随机性响应衰减速率稍大于确定性响应;车速变化对客站位移影响较小,但对加速度影响显著,其中加速度均方根随车速增大而显著增加。     

基于状态估计的虚拟应答器捕获方法研究

基于卫星导航的列车运行状态自主感知是下一代列车控制系统的重要发展方向之一,采用虚拟应答器这一技术方案能够以较高的系统兼容性将卫星定位应用于列控系统,并实现系统自主化能力和成本效益的优化。本文基于虚拟应答器的基本原理,分析常规基于捕获半径的虚拟应答器捕获策略存在的问题,采用状态估计思想提出一种实现虚拟应答器捕获的新方法,该方法利用状态空间模型及估计算法对列车与虚拟应答器的接近状态进行估计计算,在确定列车位置的同时利用轨道电子地图及状态预测完成虚拟应答器的捕获判决。基于实测数据进行仿真的结果验证了本文所述方法相比于常规固定捕获半径方案在定位精度、捕获性能、捕获时间分辨率等方面的优势,反映了该方法用于未来实现基于卫星导航的列车控制系统的重要潜力和应用价值。     

铁道客车振动舒适性虚拟试验研究

振动舒适性是铁道客车的重要性能指标.本文提出铁道客车振动舒适性虚拟试验系统架构.构建虚拟试验场进行视景模拟,利用虚拟样机进行动力学数值仿真,通过统一定义虚拟现实环境和虚拟样机环境中的轨道线路工况,有效保证了动力学仿真与视景仿真在虚拟试验过程中的有机联系和集成.运行实例表明,铁道客车振动舒适性虚拟试验能为设计人员提供更为直观、逼真的分析评价支持.     

基于虚拟激励法的车桥系统车速影响分析

本文基于虚拟激励法提出列车-桥梁耦合系统的非平稳随机振动分析的新方法,并借此重点分析车速对系统随机振动的影响。列车每节车辆考虑27个自由度,桥梁模型采用空间Euler梁单元,轨道不平顺假设为多点异相位平稳随机激励。根据时变系统的虚拟激励法,推导得到方向、高低和水平三类轨道不平顺作用下车桥系统响应的时变功率谱及标准差,并采用精细积分法进行迭代计算,最后以高斯型随机变量的三倍标准差为误差范围给出系统响应最大值估计。在数值算例中,用时间历程法验证本文方法的正确性和有效性,并重点讨论列车速度的影响。     

磁浮列车悬浮架吊杆型防滚解耦机构研究

防滚和解耦是中低速磁悬浮列车悬浮架的重要功能。本文基于虚拟样机技术,比较分析弹性解耦和几何解耦方式对悬浮架防滚和解耦功能的影响,提出吊杆型防滚解耦机构的防滚和解耦功能是相互制约的,几何解耦方式表现出非对称性,左右模块相对轨道的滚动角不相等,对磁浮列车的安全运行不利。考虑到悬浮控制和轨道不平顺,吊杆型防滚解耦机构应采用半弹性解耦的方式。     

轨道车辆三电平储能充电多模控制策略研究

针对轨道车辆储能系统充电时间偏长的问题,提出一种三电平直流变换器多模控制策略.对三电平直流变换器的电路拓扑结构进行分析,总结控制策略的基本要求;提出恒流恒功率恒压多模控制策略,对控制策略状态切换点的选择时机进行系统分析,并对算法稳定性与充电时长进行理论推导;通过仿真实验对比所提策略与恒流恒压、恒功率恒压充电控制策略的充电效果,并进行实物实验验证.研究结果表明:该控制策略在保证储能系统稳定性和安全性的基础上集成了恒流、恒功率、恒压单一充电控制策略性能优势,实现了控制策略平稳切换及电压电流全过程控制,缩短13％充电时长,为储能系统控制策略的选择及实现提供了借鉴.     

基于2.5维有限元法和虚拟激励法的地铁交通场地随机振动分析

基于2.5维有限元法和虚拟激励法进行地铁交通场地随机振动特征分析。基于虚拟激励法由轨道不平顺功率谱得到动态轮轨力功率谱,将其作为轨道—隧道—地基土系统2.5维有限元模型的外部激励,计算得到地面随机振动响应,分析车速和轨道不平顺等级对地面随机振动特征的影响。结果表明:地面振动位移受车辆轴重控制,受轨道不平顺随机激励影响较小;地面振动速度和加速度主频随地铁车速的增加显著增大,轨道不平顺等级不改变地面振动响应的频谱分布;轨道不平顺等级降低和地铁车速增大造成地面随机振动响应的离散度和Z振级最大值显著增加;轨道不平顺随机激励下,地面振动速度和加速度上限值以及Z振级最大值在垂直于地铁运行方向的衰减出现明显波动,距轨道中心线60 m外衰减趋势变缓。     

轨道车辆头罩虚拟装配技术研究

虚拟装配技术是提升轨道车辆大尺寸部件装配精度并进行尺寸控制的有效方法。文章针对某地铁车辆司机室,利用高精度三维扫描仪获取骨架与头罩两个子装配体装配面的三维形貌图,采用最佳拟合对齐、平面对齐和手动对齐三种方法进行虚拟装配,得出装配间隙和垂直面差。结果显示,在设置10 mm偏置（粘胶厚度）情况下,采用最佳拟合对齐法的装配间隙分布在4.906～17.156 mm,垂直面差分布在4.807～6.374 mm。而采用平面对齐法时,部分区域装配间隙为负值,这表明装配存在干涉。通过手动对齐法对子装配体进行平移或旋转后,又可避免装配干涉,且装配间隙分布在4.654～16.519 mm,与最佳拟合对齐法基本一致,证明了不同对齐方法虚拟装配结果的自洽性。对该司机室骨架和头罩进行实物装配,装配间隙偏差较大的区域与虚拟装配结果基本一致,证明了虚拟装配结果的真实性和有效性。     

车桥系统空间非平稳随机分析

采用虚拟激励法将轨道高低、方向和左右轨高差不平顺转化为一系列简谐荷载,将非平稳振动分析转化为确定性的时间历程分析,进行三维车桥系统空间非平稳随机分析。采用分离迭代法求解车桥系统运动方程,运用三倍差原理确定系统响应的最大和最小值,讨论系统响应的功率谱密度。研究表明:车体振动、桥梁跨中横向响应和轮对受到的横向轮轨力的随机性较大,轨道不平顺是其主要影响因素,桥梁跨中垂向响应及轮对受到的垂向轮轨力主要由确定性荷载引起。     

基于NX软件的数字化加工工艺在轨道车辆中的应用

为提高轨道车辆机加工产品的工艺准备效率,缩短工艺周期,文章提出了基于NX软件的数字化加工工艺,并从工装设计、自动数控编程和虚拟加工仿真三个方面探讨了该工艺在轨道车辆车体加工中的应用。     

平稳性快速算法及其在高速铁道车辆动力学分析中的运用

导出了轨道车辆基于虚拟激励原理的平稳性快速算法。当车辆系统受多点全相关随机激励时,首先基于虚拟激励法导出轨道车辆响应功率谱的简易算法,然后利用所获得的功率谱和反演技术,获得系统响应的幅值谱,由此可快速获得轨道车辆的平稳性指标。运用该算法还可以方便地分析轨道谱中单一波长对车辆运行平稳性的影响,以及定义和分析对平稳性有影响的线路敏感波长范围。以某型高速客车为例,分析了其垂向和横向的响应功率谱、平稳性指标,还利用反演技术获得了加速度的时域信号和幅值谱,最后分析了轨道谱中单一波长对车辆平稳性的影响。分析表明,运行速度越高,对平稳性影响的波长范围就越宽,线路的维护难度也越大。     

基于虚拟样机的磁悬浮列车运动学仿真分析

利用ADAMS软件建立了磁悬浮列车的虚拟样机模型,简单地分析了轨道的参数选取,并进行系统运动学仿真,描绘了车辆在过不同轨道时候主要部件的动态过程,验证列车转向架机构设计的合理性、适用性,为系统动力学仿真打下基础。