城市轨道交通车辆负载阻力模拟系统研究

摘要

随着中国城市化进程的不断加快,未来几年中国城市轨道交通将迎来高速发展。城市轨道车辆需求规模的迅速增大及国产化率要求的不断提高,为车辆关键部件性能研究提供了新的课题。而城市轨道车辆的牵引传动系统及其控制对象—牵引电机作为车辆系统的重要组成部分,因此建立牵引传动实验平台研究车辆的牵引系统及牵引电机特性非常必要的。牵引电机运行环境负载模拟对于城市轨道牵引相关研究有着很重要而迫切的作用,为能够比较准确地研究牵引系统和牵引电机特性,就必须建立车辆不同运行工况下的运行阻力的数学模型,推导出牵引电机的负载转矩数学模型,建立精确地车辆运行负载模拟控制系统。
　　本文研究的城市轨道车辆负载阻力模拟控制系统,由交流牵引系统、牵引电机、三级惯性飞轮、负载加载系统、虚拟仪器测控设备和工业控制计算机组成,通过先进的虚拟仪器技术,可以实现牵引电机负载转矩的精确控制。本文的具体工作内容如下:
　　(1)分析城市轨道车辆运行负载阻力并建立数学模型,深入研究牵引电机的负载特性,分别从力和功率的角度推导出牵引电机的实际负载转矩及等效转动惯量的数学模型,得到了牵引电机实际负载转矩的表达式。
　　(2)依据上海地铁公司提供的2号线技术资料,对牵引系统、负载系统和惯量系统(三级飞轮)等硬件进行了选型和设计,初步建立比例缩小比例的牵引电机负载的模拟加载实验系统平台。
　　(3)建立基于虚拟仪器技术的测控平台,依据列车运行时的不同转速和运行线路工况产生的阻力推导出牵引电机的负载转矩给定值,通过对负载电机转矩的闭环控制实现对牵引电机负载阻力的实时加载,对选定特性参数进行实时检测并以图表形式显示。
　　(4)通过实验平台进行试验,并对实验数据进行分析研究。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2国内外负载模拟技术发展现状

1.3本文的研究意义及主要工作

第二章 城市轨道车辆运行负载特性分析

2.1运行原理

2.2 列车的运行阻力分析

2.3 牵引电机负载转矩的建模

2.4 等效转动惯量

2.5本章小结

第三章 城市轨道车辆运行阻力模拟实验系统设计

3.1负载模拟系统总体设计方案

3.2牵引传动系统的选择

3.3负载系统的选择

3.4 惯性飞轮设计

3.5测控系统

3.6本章小结

第四章 虚拟测控平台的开发

4.1虚拟仪器的介绍

4.2测控系统的硬件组成及选择

4.3测控系统的软件设计

4.4本章小结

第五章 负载阻力模拟加载实验分析与总结

5.1 实际线路参数介绍

5.2 试验方法介绍

5.3 实验波形分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢