中低速磁悬浮列车制动系统性能研究

摘要

当前，我国城市中普遍存在着交通拥堵、环境污染等问题，严重制约了城市的建设与发展。为确保城市的健康发展，上述问题需有效地解决。因而，国内部分城市正在尝试发展一种高效、无污染的交通工具。由于中低速磁悬浮列车具有低噪音、安全环保、爬坡以及曲线通过能力强等传统交通工具所不具有的优点，因此，越来越多的城市开始研究建设中低速磁悬浮列车线。然而，任何交通工具的安全性都是要优先考虑的，列车的安全性又与制动系统的可靠性紧密相关，因此，深入研究其制动系统的性能具有重要意义。
　　为研究中低速磁悬浮列车制动系统的性能，深入分析了其制动系统的结构原理与工作机理，并在此基础上，采用AMESim软件平台，建立了制动系统及其组成部件的仿真模型，同时，验证其准确性。在第五章，利用所建立的仿真模型，模拟了四种不同载荷工况下，列车的最大常用制动以及采用空气-液压转换制动条件下的最大常用制动、紧急制动的制动过程。得到了制动过程中速度、制动距离、制动缸压力、减速度的动态特性曲线以及制动力分配曲线。通过对上述仿真结果的分析，可得到优化的制动系统的性能参数。
　　在本文的第六章，深入研究了制约制动系统性能的关键因素。首先对中继阀的性能参数如节流孔孔径以及反馈室的容积值做了优化研究，得到了二者的优化设计参数范围。其次仿真研究了空重车调整阀的性能参数，分析进气阀口直径与输出口孔径对其性能的影响，获得了进气阀口直径与输出口孔径的优化设计参数。在对空电转换EP阀的研究中，发现控制EP阀的PWM信号的载波频率以及占空比大小、控制器的误差阈值对其性能有较大影响，采用仿真研究方法，得到了上述参数的优化设计值。同时，优化了下坡道以及部分空气-液压转换制动力损失条件下，紧急制动限速值。最后，研究了使用再生制动时，不同恒功率制动与恒力制动转换点速度值对制动性能的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外磁悬浮列车制动技术发展概况

1．2．1 国外研究概况

1．2．1 国内研究概况

1．3 数值仿真技术在列车制动系统性能研究上的应用

1．4 课题研究意义

1．5 研究的主要内容

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究方法

第2章 制动系统工作机理分析

2．1 制动系统的组成

2．1．1 供风系统

2．1．2 指令的发生以及传输装置

2．1．2 制动控制系统

2．1．3 基础制动装置

2．2 制动方式

2．2．1 常用制动

2．2．1 快速制动

2．2．2 紧急制动

2．3 作用功能与工作机理

2．3．1 复合制动功能

2．3．2 根据载荷变化自动调整制动力

2．3．3 备用常用制动功能

2．3．4 保持制动功能

2．5 本章小结

第3章 制动系统相关数学模型的建立以及参数的介绍

3．1 中低速磁悬浮列车相关参数介绍

3．2 再生制动动控制单元DCU数学模型的建立

3．3 列车制动过程中的受力分析

3．4 制动控制单元的气动阀内气流特性分析

3．5 本章小结

第4章 制动系统AMESim模型的建立

4．1 软件简介

4．2 制动控制单元BCU的建模

4．2．1 中继阀仿真模型的建立

4．2．2 空重车调整阀仿真模型的建立

4．2．3 紧急阀仿真模型的建立

4．2．4 EP阀仿真模型的建立

4．2．4 制动控制单元BCU模型的建立

4．3 再生制动单元仿真模型

4．4 单车制动运行状态仿真模型

4．3 微机控制单元BECU模型的建立

4．4 建立整车制动系统仿真模型

4．4 本章小结

第5章 磁悬浮列车制动系统的仿真分析

5．1 常用制动的仿真分析

5．1．1 AW0工况下常用制动的仿真分析

5．1．2 AW1工况下常用制动的仿真分析

5．1．2 AW2工况下常用制动的仿真分析

5．1．3 AW3工况下常用制动的仿真分析

5．2 紧急制动的仿真分析

5．2．1 AW0工况下紧急制动的仿真分析

5．2．2 AW1工况下紧急制动的仿真分析

5．2．2 AW2工况下紧急制动的仿真分析

5．2．3 AW3工况下紧急制动的仿真分析

5．3 全空气一液压转换最大常用制动的仿真分析

5．4 本章小结

第6章 制动系统性能分析及参数优化

6．1 中继阀参数优化分析

6．1．1 节流孔对中继阀性能的影响

6．1．2 反馈室容积对中继阀性能的影响

6．2 空重车调整阀参数优化分析

6．2．1 进气阀阀口直径对空重车调整阀性能的影响

6．2．2 输出口直径对空重车调整阀性能的影响

6．3 开关型EP阀性能参数优化分析

6．3．1 PWM信号的载波频率对EP阀性能的影响

6．3．2 误差阈值对EP阀性能的影响

6．3．3 占空比对EP阀性能的影响

6．4 下坡道的紧急制动限速值优化分析

6．5 空气-液压转换制动故障时紧急制动限速值优化分析

6．6 恒功制动与恒力制动转换点速度对制动性能的影响

6．7 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文