基于蠕滑加速度的高速列车黏着控制研究

摘要

近年来随着高速动车组的不断提速，对列车安全性能要求越来越高，如果发生空转或滑行而不能及时控制住将引起轮轨发热、轮轨擦伤等现象发生，严重时会造成脱轨等，因此对于高速列车来说，对黏着控制的研究也就显得非常重要。本文主要对黏着控制方法进行相关研究，以提高黏着利用率为目标提出了基于蠕滑加速度黏着控制策略。首先从轮轨黏着机理出发，阐述了黏着力产生的本质、蠕滑现象以及黏着特性，介绍了影响黏着系数的主要因素，通过分析列车的动力学方程，建立列车牵引系统模型，并在MATLAB/Simulink上搭建了基于CRH2A型动车组实际参数的单动轴动力学模型，通过仿真与CRH2A型动车组的实际运行特性比较，验证了建模理论的正确性，通过改变黏着特性曲线来模拟列车空转/滑行状态。其次提出了基于蠕滑加速度的黏着控制方法，并在基于CRH2A型动车组实际参数的单动轴动力学模型的基础上，通过仿真验证了方法的有效性，相比于组合校正法能够缩短制动距离，减少制动时间。最后，在5.5kW半实物黏着模拟实物平台上对组合校正法和基于蠕滑加速度黏着控制方法进行了实验验证，实验结果证明了基于蠕滑加速度黏着控制在抑制高速列车空转/滑行上具有一定的可行性，同时验证了基于蠕滑加速度黏着控制优于组合校正法，能够使得列车快速实现黏着并能获得高的黏着利用率。

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致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外黏着控制研究现状

1．3 高速列车黏着控制存在的问题

1．4 论文主要内容

2 黏着控制模型建立

2．1 黏着特性

2．2 黏着系数影响因素

2．2．1 轮轨表面状态

2．2．2 轴重及轴重转移

2．2．3 列车速度

2．2．4 弯道曲率

2．3 列车动力学模型建立及模型分析

2．3．1 列车牵引系统建模

2．3．2 黏着系数估计

2．3．3 基于CRH2A型动车组实际参数的黏着控制仿真模型仿真

2．4 小结

3 基于蠕滑加速度黏着控制策略及仿真研究

3．1 防滑防空转判据

3．1．1 速度差

3．1．2 蠕滑率

3．1．3 加(减)速度及加(减)速度微分

3．1．4 切向力系数斜率

3．1．5 CRH2A型车的判据

3．2 黏着控制策略及仿真研究

3．2．1 组合校正法的实现

3．2．2 组合校正法的仿真分析

3．2．3 基于蠕滑加速度黏着控制

3．2．4 基于蠕滑加速度仿真结果分析

3．2．5 仿真对比分析

3．3 小结

4 黏着控制实验研究

4．1 实验平台介绍

4．2 基于半实物黏着模拟平台进行实验验证

4．3 基于组合校正法实验验证

4．4 基于蠕滑加速度黏着控制

4．5 实验对比分析

5 结论

参考文献

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