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一种城轨车辆牵引变流器控制单元的硬件设计

中国铁道科学 2017年第6期38卷 134-140页

作者：阮铮中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

为满足城轨车辆部件轻量化、小型化、集成化的要求,通过对城轨车辆牵引变流器的功能进行分析,明确了牵引变流器控制单元应具备系统级和逆变器级控制、通讯、信号处理和故障诊断等功能,从而提出以控制系统模块、数据处理和监控模块、信... 详细信息

为满足城轨车辆部件轻量化、小型化、集成化的要求,通过对城轨车辆牵引变流器的功能进行分析,明确了牵引变流器控制单元应具备系统级和逆变器级控制、通讯、信号处理和故障诊断等功能,从而提出以控制系统模块、数据处理和监控模块、信号处理模块组成的紧凑型牵引控制单元架构。在硬件设计中,采用微控制单元(MCU)完成系统级控制;采用数字信号处理器(DSP)完成逆变器级控制;采用可编程逻辑器件(FPGA)作为MCU和DSP的协处理器,并负责所有对外部电路的接口;采用开关量处理电路、模拟量采集和处理电路、脉冲输出及反馈处理电路,对牵引变流器的各类型信号进行处理,完成控制系统模块指令的输出和系统状态的采集。通过型式试验和牵引系统地面联调试验,验证了牵引变流器控制单元的性能符合设计要求,适用于集成度较高、空间相对紧张的场合。

关键词：城轨车辆牵引变流器控制单元系统结构模块设计

基于列车追踪间隔时间的高速动车组制动能力计算方法

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中国铁道科学 2013年第6期34卷 99-104页

作者：杨欣邵林邵军杨伟君中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

分析由列车区间追踪间隔时间、车站通过间隔时间和车站到达间隔时间确定的列车追踪间隔时间对高速动车组制动能力的要求,以六段式参数配置优化模型(TDE0模型)设定的列车运行控制系统制动减速度曲线为基础,提出以满足客运专线高速动车组... 详细信息

分析由列车区间追踪间隔时间、车站通过间隔时间和车站到达间隔时间确定的列车追踪间隔时间对高速动车组制动能力的要求,以六段式参数配置优化模型(TDE0模型)设定的列车运行控制系统制动减速度曲线为基础,提出以满足客运专线高速动车组最高运行速度和追踪间隔时间要求为目标、按TDE0模型算法逆步骤计算高速动车组制动能力的方法;并对计算结果用紧急制动距离、黏着、减速度和热负荷指标进行校核,用算例进行验证。结果表明:在运行速度等级和列车追踪间隔时间相同的条件下,车站到达间隔时间对高速动车组制动能力的要求更高,即车站到达间隔时间是限制全线列车追踪间隔时间的主要因素;建议在相关标准中,对不同速度等级高速动车组的最大常用制动能力做出统一规定。

关键词：制动能力列车追踪间隔时间制动距离常用制动紧急制动高速动车组运输能力

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高速动车组辅助变流器箱体的热仿真设计方法

中国铁道科学 2013年第3期34卷 87-92页

作者：杨宁宋术全李红中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节。根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结... 详细信息

基于热传递基本原理的高速动车组辅助变流器箱体热仿真设计流程主要包括建立几何模型、设置仿真初始条件、网格划分及稳态求解计算3个环节。根据辅助变流器的基本技术参数,并结合模拟及混合信号仿真软件Saber对辅助变流器主电路的仿真结果,给出辅助变流器中变压器、电抗器和绝缘栅双极型晶体管等主要发热器件功率损耗的计算公式。以某高速动车组辅助变流器为例,采用计算流体力学软件Flotherm,按照辅助变流器箱体热仿真设计流程,得到额定工况下辅助变流器箱体的温度场和流场分布结果,并制成辅助变流器样机。对比变压器线包和铁芯及功率模块散热片样机实测结果与仿真结果,验证了辅助变流器箱体热仿真设计方法的可行性。

关键词：辅助变流器热仿真设计发热器件功率损耗温度分布高速动车组

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重载机车扁销钩缓装置的受压稳定性

中国铁道科学 2015年第4期36卷 101-107页

作者：张志超李谷储高峰祖宏林中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

建立钩尾圆弧摩擦面与从板圆弧摩擦面的曲面-曲面接触摩擦数学模型，并结合改进的具有非线性迟滞特性的缓冲器数学模型和扁销止挡数学模型，采用SIMPACK软件建立重载机车扁销钩缓装置的动力学分析模型并验证其准确性，研究钩尾与从板问... 详细信息

建立钩尾圆弧摩擦面与从板圆弧摩擦面的曲面-曲面接触摩擦数学模型，并结合改进的具有非线性迟滞特性的缓冲器数学模型和扁销止挡数学模型，采用SIMPACK软件建立重载机车扁销钩缓装置的动力学分析模型并验证其准确性，研究钩尾与从板问的摩擦系数及它们相互接触的圆弧摩擦面半径对钩缓装置受压稳定性的影响。结果表明：摩擦系数对钩缓装置的受压稳定性影响较大，随着摩擦系数的增大，钩尾的摩擦约束作用逐渐增强，钩缓装置的受压稳定性也随之增强，车钩转角呈阶梯形减小，建}义摩擦系数的合理控制范围为0．25～0．45；钩尾的圆弧摩擦面半径越大、从板圆的圆弧摩擦面半径越小，则钩缓装置的受压稳定性越好。

关键词：车钩缓冲装置受压稳定性圆弧摩擦面摩擦系数圆弧半径重载机车

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两相两重四象限变流器的控制方法及实现

中国铁道科学 2017年第1期38卷 95-101页

作者：马驰中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

为实现对大功率、低开关频率变流器的控制,通过建立两相两重四象限变流器主电路的数学模型,分析变流器主电路的电气特性;在考虑线路电阻的基础上,采用电压外环和基于坐标变换电流内环的双闭环控制方法对变流器的调制电压进行控制;提出... 详细信息

为实现对大功率、低开关频率变流器的控制,通过建立两相两重四象限变流器主电路的数学模型,分析变流器主电路的电气特性;在考虑线路电阻的基础上,采用电压外环和基于坐标变换电流内环的双闭环控制方法对变流器的调制电压进行控制;提出倍增控制频率的载波移相方法,可在不增加硬件设备的情况下降低牵引电网侧低次谐波的含量,并结合正弦波脉宽调制(SPWM)技术,实现对以多种开关频率工作的变流器的控制;以TMS320F28335型DSP芯片为平台,设计包括初始化程序、串行通信服务程序和定时中断程序的控制软件,并在背靠背功率互馈试验台进行验证。结果表明:采用给出的两相两重四象限变流器控制方法,能够使变流器在启动工况下的电流变化平稳,在牵引工况和制动工况下,大功率、低开关频率变流器可以单位功率因数满载运行,而且中间电压波动较小、输入电流无异常波动,大幅减少了牵引电网侧的低次谐波成分和总谐波失真率。

关键词：四象限变流器控制方法双闭环控制电流控制坐标变换载波移相控制频率电力牵引传动系统

重载铁路货车结构强度考核标准中纵向力取值的研究

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中国铁道科学 2015年第5期36卷 94-103页

作者：丁勇曲金娟田光荣张生玉王新锐中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

在对比分析国内外重载铁路货车结构强度考核既有标准中纵向力值的基础上,选取大秦线、神华铁路、京广铁路和晋中南通道25,27和30t轴重货车重载综合试验数据,采用概率统计的方法分析列车运行中车辆纵向力的分布;根据在驼峰编组场的调研以... 详细信息

在对比分析国内外重载铁路货车结构强度考核既有标准中纵向力值的基础上,选取大秦线、神华铁路、京广铁路和晋中南通道25,27和30t轴重货车重载综合试验数据,采用概率统计的方法分析列车运行中车辆纵向力的分布;根据在驼峰编组场的调研以及27和30t轴重货车冲击试验,分析驼峰溜放调车时车辆间的最大冲击力。在此基础上,结合我国铁路现行的大轴重货车技术条件以及《铁路主要技术政策》,将重载铁路货车分为专用货车和通用货车,明确第1和第2工况的定义,针对这2种货车和2种工况提出重载铁路货车结构强度考核标准中纵向力取值的建议方案。对于专用货车,第1工况下的纵向拉伸力和压缩力分别取2 000和2 250kN,第2工况下的纵向压缩力取3 400kN;对于通用货车,第1工况下的纵向拉伸力和压缩力分别取1 780和1 920kN,第2工况下的纵向压缩力取3 100kN;冲击速度取10km·h-1。

关键词：重载铁路铁路货车结构强度纵向力冲击速度考核标准

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客车行车安全监测诊断系统的网络系统设计

中国铁道科学 2009年第5期30卷 138-144页

作者：赵红卫王立文王欣郑雪洋黄志平中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

根据客车编组、网络拓扑结构、系统实时性和工作环境的要求,基于LonWorks网络技术,设计客车行车安全监测诊断系统的网络系统。网络系统具有列车级网络终端自动投入、双网冗余和车厢级网络扩展方便等特点。网络系统的硬件设计采用车厢级... 详细信息

根据客车编组、网络拓扑结构、系统实时性和工作环境的要求,基于LonWorks网络技术,设计客车行车安全监测诊断系统的网络系统。网络系统具有列车级网络终端自动投入、双网冗余和车厢级网络扩展方便等特点。网络系统的硬件设计采用车厢级和列车级2级总线式拓扑结构:车厢级硬件包括代理节点、制动节点、车辆节点Ⅰ、车辆节点Ⅱ、防滑器节点和显示节点网卡设计;列车级硬件是在车厢级硬件基础上增加地址和数据总线隔离,并实现双网卡冗余。车厢级软件采用双端口RAM与功能节点交换数据,并使用网络变量方式通信;列车级软件采用实时操作系统,具有动态配置网络管理器和网络管理功能,采用显示报文方式通信;人机交互界面包括主页面、车厢监测、系统监测、修改车号、查看记录、严重故障显示与报警界面。系统性能分析及使用效果表明:该网络系统使用方便,组网灵活、工作性能稳定、可靠性好。

关键词：安全监测列车网车厢网 LonWorks

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城轨列车牵引系统热容量试验方案研究

中国铁道科学 2013年第3期34卷 98-104页

作者：张波陆阳王志峰王延哲中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

结合沙特麦加城轨列车型式试验,在分析城轨列车牵引系统的组成及其热源分布和冷却设备布置的基础上,研究测点布置,设计城轨牵引系统热容量试验方案。牵引系统热容量试验主要对牵引电机、牵引逆变器的散热片和箱体内部空气、制动电阻及... 详细信息

结合沙特麦加城轨列车型式试验,在分析城轨列车牵引系统的组成及其热源分布和冷却设备布置的基础上,研究测点布置,设计城轨牵引系统热容量试验方案。牵引系统热容量试验主要对牵引电机、牵引逆变器的散热片和箱体内部空气、制动电阻及其出风口、轴箱轴承以及环境等的温度进行监测,另外还要对供电电压、牵引逆变器的输入和输出电流以及制动电阻的电压等电参数进行监测,据此确认城轨列车牵引系统各设备的工作状态。温度测试利用造车时预埋的和试验时设置的温度传感器进行;电参数的测试则通过布设的电压、电流传感器进行;选择站站停行车模式和启动加速—恒速运行—调速停车的试验工作周期进行城轨列车牵引系统热容量试验。按照设计的试验方案成功实施了沙特麦加城轨列车牵引系统热容量试验。

关键词：城市轨道交通列车牵引系统热容量试验

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B型地铁车辆转向架构架载荷特征研究

城市轨道交通研究 2024年第7期27卷 204-210,217页

作者：王玉光王文静李爽杨广雪中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中车青岛四方车辆研究所有限公司青岛266031

[目的]我国地铁车辆在设计和校核中所采用的国际标准不完全符合车辆实际运营条件,导致一些地铁车辆转向架构架在未达到规定的运营里程时就出现了疲劳裂纹现象,开展实际运营条件下地铁车辆转向架构架载荷研究十分必要。[方法]基于B型地... 详细信息

[目的]我国地铁车辆在设计和校核中所采用的国际标准不完全符合车辆实际运营条件,导致一些地铁车辆转向架构架在未达到规定的运营里程时就出现了疲劳裂纹现象,开展实际运营条件下地铁车辆转向架构架载荷研究十分必要。[方法]基于B型地铁车辆长期跟踪测试试验实测数据,采用统计计算与STFT(短时傅里叶变换)分析相结合的方法,从线路状况、车辆运行状态和载客量3个方面研究构架载荷变化规律。[结果及结论]构架主体载荷和线路条件高度相关,构架局部载荷和车辆运行状态高度相关;减振器载荷和载客量之间有较为明显的负线性相关性,除侧滚载荷外的其他构架载荷与载客量呈正线性相关。

关键词：地铁车辆转向架构架载荷特征