列车牵引计算的传递函数模型研究

摘要

城市轨道交通的迅速发展使得轨道交通领域产生了关于保障列车行车安全、提高运输能力和降低运营能耗等问题的研究热潮。列车运行自动控制系统是城市轨道交通保障列车的运行安全，提高线路的运输能力的关键设备。列车自动驾驶系统实现了列车在运行过程中的速度自动调整和站内的精确定点停车。
　　牵引计算理论是列车运行自动控制系统中自动防护和自动驾驶子系统的核心算法的理论基础。本文以牵引计算理论和现有研究成果为基础，分析列车运动的动力学过程，建立列车的多质点计算模型，根据牵引计算模型设计具有较完善功能的运行仿真系统完成列车的运行仿真。
　　目前应用的列车自动驾驶的控制算法通常采用PID控制或自适应控制。这些算法需要建立在列车系统的具体控制模型基础之上，通过列车的运动控制模型完成自动驾驶控制算法的参数整定，实现列车自动驾驶。本文根据动车组列车的自身特性，将运行仿真系统的数据作为列车系统的输入与输出，运用最小二乘法对系统进行辨识，建立列车的传递函数控制模型。本文建立的列车的传递函数控制模型能够准确反映列车的运动特性，在轨道交通线路规划设计时期可以优化动车组车辆的动力性能设计和线路的选线设计;在线路运营时期有助于实现列车的节能和准点等运营指标;为城市轨道交通的列车自动驾驶系统的应用提供列车运行控制参考模型。本文完成了牵引运行仿真系统的设计，建立了列车的传递函数控制模型并检验了该模型的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究的内容

1．4 研究方法

第2章 列车牵引计算理论基础

2．1 动车组运行动力学分析

2．1．1 动车组牵引力

2．1．2 动车组制动力

2．1．3 动车组运行阻力

2．1．4 运行合力

2．2 动车组运动方程

2．3 动车组的计算模型

2．3．1 单质点模型

2．3．2 多质点模型

2．4 本章小结

第3章 牵引运行计算的模型研究

3．1 牵引策略

3．2 启动加速阶段算法

3．3 中间运行过程的算法

3．4 进站制动的算法

3．4．1 制动的反向递推计算

3．4．2 递推预测制动点

3．5 运行工况转换的模型

3．6 本章小结

第4章 列车运行控制模型的研究

4．1 列车的运行控制

4．2 系统辨识

4．2．1 系统辨识理论

4．2．2 系统辨识方法

4．3 辨识的最小二乘法

4．4 列车传递函数模型的辨识

4．5 本章小结

第5章 列车牵引计算传递函数模型的仿真验证

5．1 运行仿真系统功能分析

5．2 牵引运行仿真方案设计

5．2．1 系统的总体结构

5．2．2 系统的基础数据

5．2．3 牵引曲线显示

5．2．4 运行信息显示

5．2．5 列车车钩力的计算

5．3 仿真系统的数据输出

5．4 传递函数模型的辨识与检验

5．5 本罩小结

结论

致谢

参考文献