轨道车辆永磁直驱技术综述

概述了国内外采用永磁直驱技术的轨道车辆发展状况,归纳了永磁直驱转向架的结构形式,讨论了抱轴式直驱结构与弹性架悬式直驱结构的特点及其适用情形,分析了永磁直驱转向架的蛇行运行稳定性与曲线通过性;针对轨道车辆应用,从磁性材料、冷却系统、温升效应、电机质量、气隙磁密、反电势抑制、失磁故障、电路结构等方面论述了永磁直驱牵引电机的结构设计与优化方法,分析了传统的牵引电机控制策略,讨论了模型预测控制技术和无位置传感器控制技术的研究现状及其用于永磁直驱电机的可行性和存在的问题;总结了轨道车辆永磁直驱技术的现存问题并展望了其未来发展方向。研究结果表明：刚性抱轴式永磁直驱结构紧凑,但电机受轮轨振动影响较大且增加了列车簧下质量,仅适用于低速轨道车辆;高速轨道车辆直驱技术宜采用弹性架悬式直驱结构,但需要进一步研究永磁牵引电机和直驱转向架的弹性连接方式和最优匹配参数,优化簧上、簧下质量分布;内置式永磁直驱转向架可缩短车轴长度和减少轴距,具有质量轻、动力特性好等优势,较适用于复杂的地形环境应用;需要研究更为快速准确的永磁电机故障在线诊断、预警与抑制方法,可结合基于故障诊断及预测的智慧运维技术,为车辆提供维修决策建议;需对永磁直驱电机定子、转子拓扑结构进一步优化,并提出更为有效的冷却结构及精确的温升计算方法;传统矢量控制与直接转矩控制难以兼顾高转矩动态响应和低转矩脉动,模型预测控制因其结构简单、动态响应快等优点,较适用于轨道车辆这类低开关频率大功率应用,但仍需进一步研究以降低其运算负荷并提升其稳态性能;无位置传感器技术可节省电机内部空间体积,且能防止编码器故障带来的可靠性问题,适用于内部空间狭小的直驱转向架,现有中高速无位置传感器技术已具有较好的性能,零速和低速下采用高频信号注入法虽能实现较准确的位置估计,但其对电机控制性能带来的一系列不利影响还需要进一步研究。     

高速铁路智能牵引供电系统的快速自愈重构技术研究

为了深化研究高速铁路智能牵引供电的快速自愈重构技术,通过分析目前牵引供电系统的自愈重构技术特点,结合接触网电分段功能,提出以接触网供电分段为单元的自愈重构模式,找出自愈重构的薄弱环节为接触网开关,其在带负荷操作、倒闸时间及服役状态等方面难以适应智能牵引供电发展要求。快速自愈重构技术以供电分段单元重构模式为基础,接触网开关分阶段升级为户外27.5 kV真空断路器,供电调度端按最小停电单元对接触网故障进行直控操作。     

牵引电机悬挂参数对高速列车牵引传动部件振动特性的影响

基于车辆系统动力学理论建立包括柔性齿轮箱体与柔性轮对在内的刚柔耦合动力学模型,应用直接转矩控制理论建立了牵引电机控制模型,利用Simpack与Simulink联合仿真平台建立了机电耦合模型; 考虑轮轨激励、车辆结构振动与谐波转矩等因素耦合作用,通过机电联合仿真对牵引传动部件振动特性进行了频谱分析,对牵引电机悬挂节点径向刚度、轴向刚度及阻尼在不同量级区间内的取值进行了研究。分析结果表明：在牵引电机谐波转矩和车轮多边形作用下,高速列车牵引传动部件出现较为明显的高频振动,牵引电机悬挂节点径向刚度为20~30 MN·m^-1时,牵引电机垂向振动达到极小值,齿轮箱体与牵引电机在6倍基波频率及车轮转频处振动加速度较小,且径向刚度较小时车辆安全性指标较优;牵引电机悬挂节点轴向刚度为4~6 MN·m^-1时,齿轮箱体与牵引电机受电机谐波转矩及车轮多边形高频激励的影响较小;牵引电机悬挂节点阻尼为0.1~40.0 kN·s·m^-1时,转向架部件振动有效值较小,阻尼的变化对车辆动力学指标的影响甚微,且车辆安全性及平稳性指标较优。     

动车组干式车载牵引变压器质量-热点温升均衡优化

针对干式车载牵引变压器质量-热点温升在优化过程中存在的相互制约问题,提出了将简化计算流体动力学模型仿真与多目标算法相结合的优化方法;为提升计算流体动力学温升仿真计算效率,基于热、电传递类比等效原理,提出了干式车载牵引变压器绕组的计算流体动力学等效简化建模方法,并建立了可模拟运行条件的温升试验平台,以验证简化建模方法的有效性;基于多场耦合下简化模型的温升仿真结果和响应面法,构建出可反映干式车载牵引变压器热点温升与质量结构参数之间内在规律的数学显式模型;在进一步考虑车载牵引变压器电、磁与尺寸约束的基础上,提出了基于非支配排序多目标遗传算法的均衡优化方法,并将优化方案与初始方案进行对比。研究结果表明：等效简化建模方法快速、简洁且具有较高的计算准确性,在170匝绕组仿真模型中将仿真时长由4.00 h缩短至0.67 h,简化模型与具体模型温升仿真计算结果间的平均相对差值为0.609%,最大相对差值为2.169%;简化建模方法通过等效原理消除了计算流体动力学模型的微小间距,在保证网格质量的前提下大幅减少了固体区域网格数量,计算效率的提升程度与需简化的变压器绕组匝数正相关;所得优化方案与初始方案相比,干式车载牵引变压器热点温升下降了33.57%,质量减少了29.20%。     

复线AT牵引网上下行反相供电新方式

我国常规的复线AT牵引网结线方式为上下行并联供电。所谓上下行反相供电,是指上下行线馈线供电电压有180。相位差,即上行T线与下行F线并联,而上行F线则与下行T线并联。这种供电方式对AT牵引网技术经济指标可产生重大影响。本文对反相供电的特性进行了全面分析,对其可行性进行了评估.     

牵引变电所接地系统设计和故障预防研究

从接地设计原则、接地网材料和寿命、接地网布置形式等方面,对常规铁路和客运专线牵引变电所的接地系统设计方案进行了论述。分析了接地网发生故障的主要原因,介绍了预防接地网故障及优化地网设计的～些新方法和研究成果。     

内燃动车组牵引变流器设计及控制策略研究

针对非电气化铁路线路,内燃动车组的适应性和舒适性特点使其具有广阔的发展空间。文章从主电路设计、工作原理、硬件结构等方面介绍内燃动车组牵引逆变器的设计方案,通过采用现代电气传动控制,结合特有控制器架构,实现对列车电机的牵引控制。最后,通过仿真与装车实验验证该设计方案的有效性。     

基于铆接结构的车下设备箱设计

为解决车下设备箱在生产过程中需耗费大量工时进行焊接矫形的问题,提出一种基于铆接结构车下设备箱的设计,并通过有限元仿真计算进行验证,为城市轨道交通车下设备箱的研发提供一种设计新思路。     

基于PLC的变频牵引机车智能控制系统

系统以PLC结合触摸屏组成变频牵引机车控制系统,采用变频器端子控制与Modbus串口通讯控制相结合的方式来实现PLC对机车的智能监视与控制,以方便系统的调试与故障维修,增强系统的安全性、可靠性和功能的可扩展性。