动力集中动车组制动系统仿真与研究

摘要

为解决传统“机车+车辆”运营模式运维效率低的问题，在中国铁路总公司和中国中车统一指挥下，开始了动力集中动车组的研制工作。2019年1月，由中车唐山、浦镇、大连、青岛四方、株洲、大同等六家公司研制的160km/h动力集中动车组CR200J正式投入运营。其采用自动式电空制动系统，动力车采用微机直通控制系统，拖车采用F8型电空制动系统的形式，与目前和谐号动车组采用的制动系统形式不同。对动力集中动车组所采用的制动系统模式及性能进行数值仿真分析具有一定的工程意义。同时，针对目前编组列车制动系统仿真耗时较长的问题，采用了分布式仿真方法，为提高长大列车制动系统仿真效率提供了一种技术途径。　　本文的研究对象做为动力集中动车组制动系统。首先对在对动力车和拖车制动机的组成和工作原理进行介绍的基础上，利用AMESim软件建立了动力车和拖车制动机模型。　　其次，为解决编组列车制动系统仿真耗时较长的问题，根据软件并行及分区处理的功能，提出了分布式仿真方法，利用AMESim软件自带的仿真组件，为了验证提出的分布式仿真方法的准确性，对“1Mc+1T”编组制动系统分别用传统方法和分布式方法建模并进行仿真，仿真结果一致。再对“1Mc+10T”编组制动系统分别用传统方法和分布式方法建模并进行仿真，传统方法和分布式方法分别用时283min，79min，可节省仿真时间204min，验证了分布式仿真方法相对传统仿真方法的仿真耗时更短。　　再次，对“1Mc+10T”编组的列车制动系统模型进行在常用制动减压50kPa(最小减压量)、常用制动减压100kPa、常用制动减压170kPa(最大减压量)、常用制动后缓解、紧急制动工况下的仿真分析。同时，利用中车某工厂制动系统定置试验台开展相应工况下的试验与分析。将仿真结果与试验数据进行对比，二者基本一致，验证了分布式仿真方法的可行性。　　最后，对影响动力车制动机部分重要参数(包括列车管降压速率、列车管稳定压力、制动缸压力开始上升时间、制动缸稳定压力以及制动缸升压速率)的因素进行了探究。

目录

声明

第1 章绪论

1.1 论文选题背景

1.2 动力集中动车组发展概况

1.2.1 国外动力集中动车组发展概况

1.2.2 国内动力集中动车组发展概况

1.3 国内外制动系统仿真研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 本文研究内容

第2 章 动力车制动装置原理与建模分析

2.1 DK-2 型制动机系统组成

2.2 制动控制器

2.3 制动显示屏

2.4 制动机控制模块

2.4.1 均衡风缸控制模块

2.4.2 列车管控制模块

2.4.3 预控风缸控制模块及分配阀

2.5 制动控制单元（BCU）

2.6 动力车制动系统建模与分析

2.6.1 均衡风缸控制模块建模与分析

2.6.2 列车管控制模块建模与分析

2.6.3 预控风缸控制模块建模与分析

2.6.4 分配阀建模与分析

2.6.5 DK-2型制动机建模

2.6.6 DK-2型制动机试验及分析

2.7 本章小结

第3 章 拖车制动装置原理与建模分析

3.1 F8 型电空制动机

3.2 拖车制动系统建模

3.2.1 电空阀箱模型的建立

3.2.2 F8 型分配阀模型的建立

3.2.3 F8 型电空制动机和制动缸建模

3.2.4 F8 型电空制动机仿真分析

3.3 本章小结

第4 章 编组制动系统组件建模与分析

4.1 动力集中动车组制动系统建模

4.2 仿真方法准确性和耗时性研究

4.2.1 准确性研究

4.2.2 耗时性研究

4.3 本章小结

第5 章 编组制动系统仿真与试验分析

5.1 常用制动仿真与试验分析

5.1.1 常用制动减压 50kPa

5.1.2 常用制动减压 100kPa

5.1.3 常用制动减压 170kPa

5.2 常用制动后缓解仿真与试验分析

5.2.1 动力车性能

5.2.2 拖车性能

5.3 紧急制动仿真与试验分析

5.3.1 动力车性能

5.3.2 拖车性能

5.4 本章小结

第6 章动力车关键参数研究

6.1 列车管降压速率

6.2 列车管稳定压力

6.3 制动缸压力开始上升时间

6.4 制动缸稳定压力

6.5 制动缸升压速率

6.6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文