高速列车电控空气制动动力学模型及舒适度评价研究

摘要

随着我国国民经济日新月异般迅速发展，人口流动迁徙速度加快，货物运输集散频繁，这对我国轨道交通行业运输效率，运营质量，舒适安全性提出了越来越高的要求。高速列车舒适、平稳、安全运营，是检验高速列车运行的重要指标。可以预见，高速铁路在今后很长一段时间内将保持和发挥其远距离运输的独特优势。高速铁路已经成为我国走向世界的一张新名片，它代表着当代科学技术的进步及现代化程度，更是一个国家经济发展的重要象征。现代化高速铁路的建设和高速动车组的设计随着各种高新电子、材料、装备等技术的发展，不断突破，逐渐朝着具备全天候、运量大、节能环保、速度快，安全系数高，始发到达率正点、舒适性优良、运营效率高、经济效益性好且更加智能化的方向发展。随着速度的不断刷新，迫使我们急需跟进和研发能够适应高速度、高制动力、平稳性良好，舒适性优质的高速列车制动系统。
　　本文主要研究高速列车制动系统和高速列车舒适度评价。首先对欧、美、日各国高速铁路发展及各国高速列车制动系统所使用的制动方式进行了详细阐述，并将我国高速铁路发展概况及高速列车制动系统制动方式进行了对比。然后从高速列车制动概念、系统组成、原理、种类、方式及列车运行控制系统等方面对制动系统作了全方位的介绍。由于不同条件下的高速列车牵引运行状态不同，首先对高速列车进行了受力分析，主要围绕多质点构链模型进行详细说明及计算求解。鉴于传统PID控制器参数整定方式已不能满足目前高速列车制动系统控制器参数整定，本文提出了一种基于径向基模糊神经网络—PID复合制动控制器设计思路，主要通过仿真来说明使用这种复合控制方式对制动系统控制器参数整定具有非线性逼近能力快速、能够自我学习、容错性和鲁棒性优良等特点，明显优于传统的PID控制器参数整定方式。最后通过分析影响高速列车舒适度等多种因素，主要研究列车振动在水平方向对乘客舒适度的影响。并构建高速列车平稳性指标，最终得出舒适度等级评价标准体系并提出改善舒适度方法。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 高速列车制动技术研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 神经网络发展现状

2 高速列车制动系统

2．1 高速列车制动系统概念及组成

2．2 制动种类及制动方式分类

2．3 电控空气制动原理

2．4 列车运行控制系统

2．5 本章小结

3 高速列车牵引力计算模型及受力分析

3．1 模型状态假设

3．2 高速列车运行状态与受力分析

3．2．1 单质点列车模型

3．2．2 多质点列车模型及受力分析

3．3 动车组运动学模型

3．3．1 动车组单位合力分析

3．3．2 动车组运行时间和运行距离求解

3．4 动车组制动力与制动距离分析计算

3．4．1 列车制动过程

3．4．2 制动力与制动距离计算

3．5 本章小结

4 基于径向基模糊神经网络一PID复合控制高速列车制动控制研究

4．1 制动控制系统控制策略

4．2 径向基神经网络组成

4．3 制动系统控制器设计与参数整定

4．3．1 基于径向基模糊神经网络PID复合制动控制器设计

4．3．2 制动系统控制器参数整定仿真

4．4 本章小结

5 高速列车舒适度评价

5．1 高速列车舒适度

5．2 高速列车舒适度平稳性指标

5．3 高速列车舒适度评价标准及舒适度改善

5．4 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果