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基于组合校正的城市轨道交通列车轮轨黏着控制方法研究

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城市轨道交通研究 2020年第3期23卷 140-143,147页

作者：张佳波马法运刘天宇高瀚夏猛中车青岛四方车辆研究所有限公司青岛266111

为提高城市轨道交通列车轮轨黏着力的控制,针对传统组合校正法存在的缺点,对参考速度进行延时补偿、筛选及步长限制,尽可能保证参考速度的准确性;对加速度提取采用低通加高通滤波器的方法,以降低噪声影响;黏着控制过程中,根据设定周期... 详细信息

为提高城市轨道交通列车轮轨黏着力的控制,针对传统组合校正法存在的缺点,对参考速度进行延时补偿、筛选及步长限制,尽可能保证参考速度的准确性;对加速度提取采用低通加高通滤波器的方法,以降低噪声影响;黏着控制过程中,根据设定周期时间内速度差估算当前轨面黏着情况,实时调整下一周期判据阈值;根据上一调节周期触发空转时刻锁存转矩和当前加速度,以及转速差采用分段斜率的方法进行转矩调节。试验结果表明:上述控制方法转矩波动小,列车运行平稳,黏着利用率得到有效提高。

关键词：城市轨道交通列车牵引转矩轮轨黏着力控制组合校正法

再分析降水资料的适用性评估与偏差校正——以长江中下游地区为例

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人民长江 2021年第9期52卷 93-100页

作者：王彧蓉周建中杨鑫方威华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

为弥补长江中下游地区台站观测资料的部分缺失,探究再分析数据集的适用性,从时间和空间上评估ERA5和CFSR再分析降水数据集精度,建立了包含相关系数、相对偏差、均方根误差和Kling Gupta系数多指标定量综合评价体系,提出了结合校正系数... 详细信息

为弥补长江中下游地区台站观测资料的部分缺失,探究再分析数据集的适用性,从时间和空间上评估ERA5和CFSR再分析降水数据集精度,建立了包含相关系数、相对偏差、均方根误差和Kling Gupta系数多指标定量综合评价体系,提出了结合校正系数法与自回归模型的组合校正法(C-AR);并将C-AR校正法与单一的校正系数法、AR模型以及校正系数法与最邻近抽样法组合的校正法(C-KNN)进行对比,探究C-AR组合校正法的校正效果。研究结果表明:①ERA5和CFSR与实测降水数据在年、季尺度上降水趋势变化和年内分配规律上较为一致,且与实测数据的相关性均较好;②ERA5和CFSR在实测降水量多的区域均存在正偏差,而在实测降水量少的区域存在负偏差;③C-AR组合校正模型不仅可在量级上校正数据集,还可提升数据集与实测数据的相关性,可多方面综合改善数据集精度,提高数据集适用性,校正效果要优于校正系数法、AR模型和C-KNN组合校正法。

关键词：再分析降水资料 ERA5 CFSR 组合校正法长江中下游地区

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电力机车黏着控制分析

铁道机车车辆 2011年第3期31卷 22-25页

作者：高翔张波中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

机车的黏着控制决定黏着利用的优劣,关系到列车的行车安全,是传动控制系统的重要组成部分。主要介绍黏着的相关概念和产生的原因,当前电力机车常用的黏着控制方法,最后比较了两种大功率交流传动机车的黏着性能。

关键词：电力机车黏着控制组合校正法

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基于二型模糊系统的机车粘着控制

基于二型模糊系统的机车粘着控制

作者：刘杰西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国国民经济的增长和科技的腾飞,铁路运输领域迎来了飞速的发展。作为国家战略发展的重心之一,轨道运输提出了高速化和重载化的发展方向。自1997年以来,我国已经历了七次大面积的调图和提速。铁路运输的高速发展需要科技作支撑。... 详细信息

随着我国国民经济的增长和科技的腾飞,铁路运输领域迎来了飞速的发展。作为国家战略发展的重心之一,轨道运输提出了高速化和重载化的发展方向。自1997年以来,我国已经历了七次大面积的调图和提速。铁路运输的高速发展需要科技作支撑。机车粘着控制技术作为铁道科学中牵引制动控制系统的一个研究方向,是提高我国机车牵引能力和运行速度的重要课题之一。机车车轮和轨道之间的粘着复杂多变;如何更高效的利用牵引功率,最大限度的发挥机车在轨道上行驶时的运输能力,提高列车的安全性和舒适度,是粘着控制的研究意义和研究重点。在粘着控制领域,粘着系统是一个复杂多变的系统,且很大程度上依赖于外界环境,因而难以用数学模型精确的描述。复杂非线性系统的控制问题促生了智能控制技术,模糊控制作为智能控制方法的一种,能结合专家知识和经验,在很多场合对非线性系统实现有效控制。传统的模糊控制系统主要处理的对象为一型模糊集合,集合的隶属度值确定后便失去了模糊性。二型模糊集合用一型模糊集合取代了精确的隶属度值,因而能更好的描述集合的不确定性。基于二型模糊集合的二型模糊系统具有更多的参数和设计自由度,能获得更强的抗干扰和处理不确定问题的能力。传统意义上建立的被控对象模型通常是基于数学模型的。然而,要用数学微分方程精确的描述复杂多变的机车粘着系统非常困难。本文研究了多学科协同设计方法,在ADAMS/Rail环境下构建机车的车体模型、机车的前、后转向架模型、轨面模型和轮轨接触模型,并定义各种参变量。在ADAMS/Rail标准界面中完成了整车的装配。借助ADAMS/Controls提供的MATLAB仿真软件接口,导出机车粘着模型,结合在MATLAB/Simulink环境下构建的控制系统,完成了DAMS-MATLAB联合仿真平台的构建。基于虚拟样机技术的联合仿真平台为机车粘着控制系统的设计和仿真研究提供更加科学更具有实用价值的研究平台。此外,本文深入讨论了粘着系统的特点,借助于粘着特性曲线,考虑干燥轨面和潮湿轨面的交替变换的钢轨环境,在ADAMS-MATLAB联合仿真平台上构建了基于模糊系统的优化粘着控制系统。比较了再粘着控制方法和优化粘着控制方法的特点,仿真验证了优化粘着控制方法在牵引功率的有效利用和乘车舒适度等方面的优于组合校正粘着控制方法。随后,设计了基于二型模糊控制系统的粘着控制方法,讨论了在几种不同情况下的机车粘着特性和控制系统的性能,与一型模糊优化粘着控制方法进行比较,验证了二型模糊粘着控制系统具有更强的抗干扰和处理不确定性的能力。

关键词：粘着系统组合校正法模糊粘着控制方法二型模糊系统 ADAMS ADAMS-MATLAB联合仿真平台

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高速动车组粘着控制算法研究

高速动车组粘着控制算法研究

作者：王颖超北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路的修建,尤其是我国近年实施高速、重载策略,高速动车组不断上线,使得提高列车粘着性能成为一个至关重要的课题。高速动车组在高于常规列车30%左右的速度运行,随着速度的增加,粘着下降,为了运营安全,必须有准确可靠的粘... 详细信息

随着我国高速铁路的修建,尤其是我国近年实施高速、重载策略,高速动车组不断上线,使得提高列车粘着性能成为一个至关重要的课题。高速动车组在高于常规列车30%左右的速度运行,随着速度的增加,粘着下降,为了运营安全,必须有准确可靠的粘着,因此对高速动车组粘着控制的研究就显得至关重要。本论文构建了MATLAB/Simulink列车粘着控制仿真模型。结合粘着控制基本理论和现有控制方法,实现在简单和复杂路面对列车的粘着控制,验证该模型的可行性。主要工作如下:首先介绍了粘着控制的国内外现状和防滑防空转的发展,说明了从事粘着控制的重大实际意义。其次对粘着基本理论、防滑防空转理论和现有粘着控制方法作了比较详细的介绍,为MATLAB控制模型的建立提供理论基础。介绍了防滑防空转判据及影响判据准确性的主要因素,为后文控制方案的制定提供理论依据。再次介绍了高速动车组的技术特点,详细描述了高速动车组防滑防空转系统的结构及各部分性能,分析了动力分散型高速动车组的粘着特性与粘着利用。给出并分析了CRH5型动车组行驶过程中的防滑防空转试验结果。然后构建了粘着控制仿真模型,采用组合校正法进行了几组仿真,成功地抑制列车的空转/打滑趋势,提高牵引力,改善列车运行状况,验证了仿真模型的可行性。根据仿真结果,可以快速对粘着控制方法进行具有实用性的调整和改进,对列车在复杂路面运行过程中实现防滑防空转、提升粘着力的控制;验证了该模型的可行性。本论文为粘着控制方法的进一步研究奠定基础。

关键词：高速动车组防滑防空转粘着控制蠕滑率组合校正法

电力机车防滑与防空转控制系统的半实物仿真研究

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电力机车防滑与防空转控制系统的半实物仿真研究

作者：周利中南大学

学位级别：硕士

摘要：机车运行安全是轨道交通运输的重要环节,而防滑／防空转控制是机车主动安全的关键技术。虽然目前我国所有的高速客运机车均己安装防滑控制器,但在控制方法应用效果等方面还可进一步改进与完善。本文首先深入研究了当前常用的防滑... 详细信息

摘要：机车运行安全是轨道交通运输的重要环节,而防滑／防空转控制是机车主动安全的关键技术。虽然目前我国所有的高速客运机车均己安装防滑控制器,但在控制方法应用效果等方面还可进一步改进与完善。本文首先深入研究了当前常用的防滑控制方法,在此基础上提出了基于角加速度控制法和模型观察法的组合校正法,该方法具有较高的可靠性和灵敏性,并通过模糊控制器实现。其次,建立了机车单轴控制模型,利用LabVIEW对模糊控制器进行设计,结合机车模型进行了多工况条件下驱动和制动的防滑/防空转控制仿真,结果显示控制算法能有效的防止机车滑行并能提高机车粘着利用率。以工控机作为客户端、司机控制台作为服务端采用TCP协议以XML格式完成相互通信,并采用RS485以USS通信协议实现工控机对变频器的控制,利用PCI1716L数据采集卡实现电压、电流和速度等参数的实时采集和各种相关开关量的控制,完成了半实物仿真试验台的搭建。最后,对机车防滑/防空转系统分别在低粘着轨道面和较高轨道面中进行测试,测试结果显示：不采用防滑控制时,机车出现宏观滑行现象,且如果粘着系数较小滑行会更为严重;而采用防滑控制时机车滑差率波动较小,无滑行现象。证明本文设计的防滑/防空转系统是有效可行的。

关键词：机车防滑模糊控制 LabVIEW 组合校正法

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动车组牵引电机黏着控制研究

动车组牵引电机黏着控制研究

作者：徐诗孟大连交通大学

学位级别：硕士

随着高速动车组的不断上线运营,如何提高动车组黏着性能成为一个重要课题。本文主要对单动轴空转现象和空转后的黏着恢复问题进行了深入研究。文中简要介绍了轮轨接触及黏着理论,对影响轮轨间黏着状态的主要因素做了简单总结,引入了 O.P... 详细信息

随着高速动车组的不断上线运营,如何提高动车组黏着性能成为一个重要课题。本文主要对单动轴空转现象和空转后的黏着恢复问题进行了深入研究。文中简要介绍了轮轨接触及黏着理论,对影响轮轨间黏着状态的主要因素做了简单总结,引入了 O.Polach黏着力快速求解模型。在黏着理论的基础上对空转进行了分类,介绍了目前常用的几种空转识别方法,在考虑轮轨黏着的前提下,将单节动车简化为单动轴进行了受力分析,推导出了列车单动轴牵引模型。在传统校正型黏着控制和现代最优黏着控制中,各选取了一种方法在Matlab中进行了建模和仿真分析。首先,在Matlab中搭建了列车单动轴牵引模型,牵引电机矢量控制模型和黏着控制模型,以上述模型为基础组成了动车组牵引传动控制系统。其次,利用黏着力快速求解模型定义了干燥和潮湿两种轨面状态,在轨面突变的情况下对组合校正法黏着控制进行了仿真分析,仿真结果表明该方法可以有效抑制轮对空转,但缺点是列车黏着工作点远离黏着峰值点,列车黏着利用率不高。再次,对全维状态观测器性能进行了仿真分析,通过仿真结果确定了使观测器性能最佳的极点值,阐明了机械参数对观测器性能的影响。然后,对基于全维状态观测器的最优黏着控制进行了三组仿真分析,仿真结果表明了该方法在轨面干燥和潮湿的情况下均能够可靠地搜索到当前轨面条件下的黏着峰值点,且在轨面突变时,可以有效抑制轮对空转,并通过黏着控制模块保证列车在驶入潮湿轨面后可以稳定运行在该轨面的黏着峰值点附近,提高了列车黏着利用率。最后,以平均黏着利用率为指标,对两种控制方法的控制效果进行了对比,最优黏着控制下的动车组平均黏着利用率比组合校正法提高了约11%,这一改进说明了能够实现自动搜索黏着峰值点的现代最优黏着控制方法较之传统校正型黏着控制方法的巨大优势,为日后的黏着控制研究提供了方向。

关键词：黏着控制组合校正法最优黏着全维状态观测器平均黏着利用率

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基于蠕滑加速度的高速列车黏着控制研究

基于蠕滑加速度的高速列车黏着控制研究

作者：庞红燕北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：近年来随着高速动车组的不断提速,对列车安全性能要求越来越高,如果发生空转或滑行而不能及时控制住将引起轮轨发热、轮轨擦伤等现象发生,严重时会造成脱轨等,因此对于高速列车来说,对黏着控制的研究也就显得非常重要。本文主要... 详细信息

摘要：近年来随着高速动车组的不断提速,对列车安全性能要求越来越高,如果发生空转或滑行而不能及时控制住将引起轮轨发热、轮轨擦伤等现象发生,严重时会造成脱轨等,因此对于高速列车来说,对黏着控制的研究也就显得非常重要。本文主要对黏着控制方法进行相关研究,以提高黏着利用率为目标提出了基于蠕滑加速度黏着控制策略。首先从轮轨黏着机理出发,阐述了黏着力产生的本质、蠕滑现象以及黏着特性,介绍了影响黏着系数的主要因素,通过分析列车的动力学方程,建立列车牵引系统模型,并在MATLAB/Simulink上搭建了基于CRH2A型动车组实际参数的单动轴动力学模型,通过仿真与CRH2A型动车组的实际运行特性比较,验证了建模理论的正确性,通过改变黏着特性曲线来模拟列车空转/滑行状态。其次提出了基于蠕滑加速度的黏着控制方法,并在基于CRH2A型动车组实际参数的单动轴动力学模型的基础上,通过仿真验证了方法的有效性,相比于组合校正法能够缩短制动距离,减少制动时间。最后,在5.5kW半实物黏着模拟实物平台上对组合校正法和基于蠕滑加速度黏着控制方法进行了实验验证,实验结果证明了基于蠕滑加速度黏着控制在抑制高速列车空转/滑行上具有一定的可行性,同时验证了基于蠕滑加速度黏着控制优于组合校正法,能够使得列车快速实现黏着并能获得高的黏着利用率。

关键词： CRH2A型动车组黏着控制组合校正法蠕滑加速度黏着利用率

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高速列车滑行时制动力再分配策略研究

高速列车滑行时制动力再分配策略研究

作者：秦金飞北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：为了减少列车滑行时的制动距离和制动时间,需要优化黏着控制,本文主要从单动轴黏着控制以及滑行时制动力再分配的策略进行研究。首先,在分析高速列车运行过程中牵引电机与传动齿轮、轮对以及轮轨之间力的作用关系的基础上,建立了... 详细信息

摘要：为了减少列车滑行时的制动距离和制动时间,需要优化黏着控制,本文主要从单动轴黏着控制以及滑行时制动力再分配的策略进行研究。首先,在分析高速列车运行过程中牵引电机与传动齿轮、轮对以及轮轨之间力的作用关系的基础上,建立了列车的单动轴动力学模型和整车动力学模型,并对CRH2A动车组进行了整车建模,通过仿真与CRH2A动车组的实际运行特性比较,验证了建模理论的正确性;其次,提出了基于组合校正法和模糊控制结合的改进型黏着控制,在CRH2A动车组动力学模型的基础上,验证了改进型黏着控制相比于组合校正法能够缩短制动距离,减少制动时间。其三,基于切线力系数与蠕滑差之间的关系,提出按切线力系数斜率的比例制动力再分配策略,从理论上证明了该方法优于平均分配和蠕滑差反比例分配,并搭建了仿真模型,验证了理论的正确性。最后,考虑黏着控制的实验研究,需要多次发生空转滑行,提出了黏着控制平台的设计方案,并实现了5.5kW半实物黏着模拟实验平台的搭建;通过“加速时间不变原则”对CRH2A动车组的牵引制动过程进行缩放,在该实验平台上验证了缩放理论的正确性,并模拟了轮轨之间的黏着。在该平台上对组合校正法和模糊控制寻优的控制策略进行了验证。并通过实验验证了改进型黏着控制优于组合校正法。

关键词：空转滑行 CRH2A动车组黏着控制组合校正法模糊控制切线力系数