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电磁旋转涡流制动特性分析和力矩模糊控制方法研究

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机械工程学报 2023年第6期59卷 255-263页

作者：任乔张济民张鹏同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

运用理论分析法和有限元计算方法,研究电磁旋转涡流制动器的制动特性。介绍制动器的基本结构与工作原理,并结合磁路分析法与分层理论,推导出制动盘中的涡流密度及涡流损耗公式,解析得到制动力矩的理论公式。结果显示,制动力矩同线圈匝... 详细信息

运用理论分析法和有限元计算方法,研究电磁旋转涡流制动器的制动特性。介绍制动器的基本结构与工作原理,并结合磁路分析法与分层理论,推导出制动盘中的涡流密度及涡流损耗公式,解析得到制动力矩的理论公式。结果显示,制动力矩同线圈匝数及励磁电流乘积的平方成正相关,而且受气隙长度、制动盘厚度、电磁材料的磁导率与电导率影响;建立旋转涡流制动器的三维有限元模型,验证了理论结果的有效性,并进一步研究制动器的几何参数与电磁参数对制动特性的影响规律,得到适用于列车紧急制动工况的制动器参数;根据制动特性曲线建立制动器的参数模型,设计了模糊控制器以改善高速区间内列车制动的平稳性。所提出的制动力矩理论推导、制动特性分析及控制器设计方法可以为涡流制动器的总体设计及优化研究提供借鉴。

关键词：涡流制动制动特性参数分析模糊控制

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水冷式永磁涡流制动装置的仿真与试验

机械工程学报 2011年第10期47卷 101-105页

作者：叶乐志李德胜焦兵锋北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

为克服传统永磁涡流制动装置的制动性能热衰退问题,采用水冷散热的方法设计出一种新型永磁涡流制动装置。介绍两种永磁涡流制动装置的结构和工作原理,着重分析水冷式结构的冷却循环特点。为防止出现磁饱和现象,利用有限元法分析电磁场... 详细信息

为克服传统永磁涡流制动装置的制动性能热衰退问题,采用水冷散热的方法设计出一种新型永磁涡流制动装置。介绍两种永磁涡流制动装置的结构和工作原理,着重分析水冷式结构的冷却循环特点。为防止出现磁饱和现象,利用有限元法分析电磁场并给出装置的磁场分布图。利用磁路法分析装置静态吸力与磁铁厚度之间的关系曲线。通过拟合试验制动力矩与仿真静态吸力数据,得出制动力矩与吸力近似呈线性关系的结论。对两种装置温度场和制动力矩进行试验比较,给出试验曲线和仿真计算曲线,仿真数据与试验数据吻合较好。试验结果表明,采用水冷散热方式使永磁涡流制动装置保持较低的工作温度,持续工作时未发生制动力矩热衰退,装置的持续工作能力得到很大提高。

关键词：涡流制动永久磁铁水冷温度场

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高速列车线性涡流制动的特性研究

同济大学学报（自然科学版） 2006年第6期34卷 804-807页

作者：郭其一胡景泰路向阳骆廷勇同济大学电气工程系上海200331 湖南大学电气工程学院湖南长沙410082

研究了线性涡流制动的特性方程,在低速区和高速区分别推导出特性曲线方程.对方程使用试验数据进行验证,表明特性曲线方程能很好地吻合试验数据.根据特性曲线方程可以更好地理解涡流制动的物理过程,同时也可将其用在磁悬浮涡流制动器的... 详细信息

研究了线性涡流制动的特性方程,在低速区和高速区分别推导出特性曲线方程.对方程使用试验数据进行验证,表明特性曲线方程能很好地吻合试验数据.根据特性曲线方程可以更好地理解涡流制动的物理过程,同时也可将其用在磁悬浮涡流制动器的优化设计中.

关键词：高速列车涡流制动特性曲线制动力

一种用于真空管道高速磁浮的涡流制动装置分析与设计

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中国电机工程学报 2020年第5期40卷 1683-1694页

作者：陈殷李耀华中国科学院电工研究所北京市海淀区100190

该文研究一种适用于超高速磁浮列车的涡流制动装置,该装置由双边Halbach阵列和制动轨组成。基于二阶矢量磁位(second order vector potential,SOVP),提出该装置的三维解析模型,推导制动力的计算式。通过旋转实验平台对解析法进行验证,... 详细信息

该文研究一种适用于超高速磁浮列车的涡流制动装置,该装置由双边Halbach阵列和制动轨组成。基于二阶矢量磁位(second order vector potential,SOVP),提出该装置的三维解析模型,推导制动力的计算式。通过旋转实验平台对解析法进行验证,解析法与实验测试结果平均相对误差约为10%。在此基础上,利用所得制动力计算式,在300~1000km/h速度区间研究永磁体排列方式、制动轨厚度以及极距等不同参数对制动力和制动效率的影响,给出适用于此区间的设计参数。最后,在相同参数下,对比分析该装置与现有技术的制动特性,在制动效率相当的情况下,该装置的制动力约为现有技术的1.8倍。该装置能产生的制动力密度为约为21.4kN/m,最大减速度约为10.7m/s2。

关键词：涡流制动高速磁浮三维解析计算二阶矢量磁位电磁场旋转实验平台

涡流制动与直线电机制动在高铁上的应用对比分析

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铁道机车车辆 2023年第2期43卷 46-51页

作者：郝保磊王明星苗峰汤劲松朱洪庆袁文琦中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031

基于国内外文献数据,对直流励磁的涡流制动和交流励磁的直线电机制动从原理、结构、应用、制动能力、供电系统及轨道温升等方面进行了对比分析,结果表明:涡流制动的优点是制动能力强,缺点是励磁功率大、引起的轨道温升高;直线电机制动... 详细信息

基于国内外文献数据,对直流励磁的涡流制动和交流励磁的直线电机制动从原理、结构、应用、制动能力、供电系统及轨道温升等方面进行了对比分析,结果表明:涡流制动的优点是制动能力强,缺点是励磁功率大、引起的轨道温升高;直线电机制动的优点是可实现无源运行,引起的轨道温升低,缺点是制动能力相对较弱,控制系统复杂。

关键词：涡流制动直线电机制动制动能力供电系统轨道温升

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高速磁悬浮涡流制动系统电磁特性研究

北京交通大学学报 2024年

作者：吕刚王耀航刘雅青崔磊磊张志轩韩天宇北京交通大学电气工程学院

针对工程中对高速磁悬浮列车涡流制动系统（Eddy Current Braking System， ECBS）电磁特性研究不够深入的问题，提出电磁模型，建立了制动力与列车运行速度、磁极对数、励磁电流、次级板厚度、励磁线圈匝数、铁芯齿槽结构等参数之间的... 详细信息

针对工程中对高速磁悬浮列车涡流制动系统（Eddy Current Braking System， ECBS）电磁特性研究不够深入的问题，提出电磁模型，建立了制动力与列车运行速度、磁极对数、励磁电流、次级板厚度、励磁线圈匝数、铁芯齿槽结构等参数之间的关系。首先，基于等效电流层法将涡流制动系统分为3个求解区域，并且计算各求解区域内的磁场分布表达式。其次，建立感应电流密度分布模型，计算趋肤效应对次级板材料电导率的影响，并对其进行参数修正。然后，引入次级板材料电导率修正系数，利用各求解区域上的边界条件计算次级板与气隙交界面处的磁通密度表达式。最后，根据麦克斯韦应力张量法推导出制动力表达式，根据磁悬浮列车涡流制动系统的参数搭建三维有限元仿真模型，研究结果表明：在对涡流制动力随速度、励磁电流和次级板厚度3种参数变化情况下的曲线分析可知，解析计算和有限元仿真结果之间的平均相对误差在10%以内，验证了数学解析模型的有效性；制动力随列车运行速度增加，先增大后减小，在速度为50km/h时出现峰值；制动力随励磁电流、励磁线圈匝数等参数增加而增大；制动力随磁极极距、次级板厚度等参数增加，先增大后趋于平稳；制动力随初级槽深增加先保持平稳，当通过临界点后迅速减小。

关键词：涡流制动等效电流层法有限元法电磁特性研究

直线轨道涡流制动对高速列车制动动力学特性的影响

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动力学与控制学报 2024年第6期22卷 68-79页

作者：李婧曾明睿张智博徐佳明罗俊西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

列车制动性能直接影响车辆运行安全性和平稳性、稳定性,本文研究了加装直线轨道涡流制动系统对不同动力分配方式的高速列车制动动力学特性的影响规律.首先建立了6M2T和4M4T两种编组方式的列车动力学仿真模型,并与线路实验数据进行对比,... 详细信息

列车制动性能直接影响车辆运行安全性和平稳性、稳定性,本文研究了加装直线轨道涡流制动系统对不同动力分配方式的高速列车制动动力学特性的影响规律.首先建立了6M2T和4M4T两种编组方式的列车动力学仿真模型,并与线路实验数据进行对比,验证了模型的有效性.基于该模型,研究了不同时速下的列车在不同动力分配形式下的动力学特性.针对惰行工况、电空制动工况与加装直线轨道涡流制动系统的联合制动工况,分别研究了第1、5、8节车厢的Sperling指标、脱轨系数、轮重减载率、轮轨作用力的变化规律,研究结果表明,动力分配方式、制动特性对车辆动力学性能有显著影响,涉及的关键动力学性能指标均满足安全限值标准,研究结果将为高速列车加装直线轨道涡流制动系统提供理论参考.

关键词：涡流制动动力分配制动动力学高速列车

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高速磁浮列车涡流制动控制研究

铁道机车车辆 2009年第2期29卷 41-46页

作者：吴伟银郭其一同济大学电气工程系上海201804

针对高速磁浮列车涡流制动的特点,采用了跟踪理想制动曲线的控制策略,并利用模糊控制理论设计了涡流制动等级控制器,通过对紧急制动过程中列车位置的闭环控制,实现列车准确停靠目标停车区。最后在Simulink中对制动过程进行了仿真试验,... 详细信息

针对高速磁浮列车涡流制动的特点,采用了跟踪理想制动曲线的控制策略,并利用模糊控制理论设计了涡流制动等级控制器,通过对紧急制动过程中列车位置的闭环控制,实现列车准确停靠目标停车区。最后在Simulink中对制动过程进行了仿真试验,结果表明上述控制策略和控制器具有较强的鲁棒性,达到了预期目的。

关键词：高速磁浮列车涡流制动理想制动曲线模糊控制仿真

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高速动车组线性涡流制动系统特性仿真研究

城市轨道交通研究 2023年第1期26卷 1-6页

作者：杨利强徐凯歌刘赛赛徐州地铁集团有限公司徐州221018 徐州地铁运营有限公司徐州221018 南京中车浦镇海泰制动设备有限公司南京211899

基于涡流制动原理建立涡流制动力的数学模型,并利用ANSYS Maxwell软件建立LECB(线性涡流制动)三维仿真模型。根据控制变量法研究列车速度、气隙、励磁电流等因素对涡流制动特性的影响,并分析了常用制动和紧急制动工况下的电磁特性。研... 详细信息

基于涡流制动原理建立涡流制动力的数学模型,并利用ANSYS Maxwell软件建立LECB(线性涡流制动)三维仿真模型。根据控制变量法研究列车速度、气隙、励磁电流等因素对涡流制动特性的影响,并分析了常用制动和紧急制动工况下的电磁特性。研究结果表明:线性涡流制动力受速度的影响明显,低速时制动力快速上升并达到幅值,然后随着速度的增加,制动力下降并趋于平稳;励磁电流、励磁线圈匝数与线性涡流制动力成正相关,气隙、钢轨材料电导率与线性涡流制动力成负相关;相同条件下,励磁线圈材料为铝时,线性涡流制动系统产生的制动力大小优于励磁线圈材料为铜时产生的制动力。

关键词：高速动车组涡流制动有限元分析控制变量法

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