基于架控模式的市域动车组制动控制关键技术研究

摘要

随着我国经济和社会的快速发展，城市发展格局逐渐由单中心“放射状”向多中心“网络化”转变。市域铁路作为联系中心城、周边卫星城或远郊新城的快速、大容量、公交化的旅客运输方式，优势愈加突出，将成为城市公共交通运输系统发展的热点。本文中，以市域铁路动车组架控制动系统为对象，进行了以下研究工作：
　　(1)在阐述国内外市域铁路发展现状的基础上，分析了市域铁路及动车组的技术特点。
　　(2)从控制系统、基础制动装置、风源系统、救援回送装置等方面详细阐述了市域动车组架控制动系统的组成和原理，并重点分析了控制系统的拓扑结构以及空气制动控制单元PBCU的工作原理。
　　(3)在全面分析和梳理架控制动系统功能需求的基础上，划分了制动控制单元的软件功能模块，并对各功能模块的接口和架构进行了详细分析和研究。
　　(4)为了辨识一个CAN单元内不同位置的BCU，提出了内部CAN和外部CAN报文ID之间的转换方案。
　　(5)对架控制动系统的电空配合过程进行详细分析，提出了制动初期（或制动级位增大时）避免电制动力和空气制动力叠加的优化方案：在制动初期（或制动级位增大）的限定时间（根据电制动力的上升时间确定）内，BCU将电制动能力值作为已实现的电制动力进行空气制动补充；在限定时间之后，BCU按照TCU反馈的电制动实际值进行空气制动补充。
　　(6)对停车制动的电空转换过程进行了研究，提出了以下控制原则：
　　?首先控制空气制动指令上升，延迟一定时间（根据空气制动和电制动响应时间的差值确定）后，再控制电制动指令下降；
　　?对于衰退的电制动力，采用在全列各架同步施加空气制动的方式进行补偿。
　　(7)分别从TCMS和TCU的角度，提出了对CAN单元内两个网关阀MVB端口数据的选择方案。
　　(8)以温州市域铁路S1线动车组架控制动系统为例，通过硬件在环仿真测试平台，对制动力分配功能进行系统测试并分析了不同工况下各转向架制动指令随速度变化的趋势，测试结果表明制动力分配功能达到了预期的效果。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 市域铁路

1.2 市域动车组

1.3 动车组制动系统

1.4 本文研究的主要内容

2 架控制动系统组成和原理

2.1 系统边界

2.2 控制系统

2.3 基础制动装置

2.4 辅助控制模块

2.5 风源系统

2.6 救援回送装置

3 架控制动系统功能需求

3.1 列车控制模式

3.2 常用制动

3.3 快速制动

3.4 紧急制动

3.5 保持制动

3.6 停车制动

3.7 防滑控制

3.8 停放制动

3.9 回送功能

3.10 制动试验

3.11 电制动管理

4 架控制动系统EBCU软件模块分析

4.1 BCU位置信息获取

4.2 MVB通信

4.3 CAN通信

4.4 载荷计算

4.5 控制模式切换

4.6 制动指令管理

4.7 制动力分配

4.8 主调节阀压力控制

4.9 EP控制和防滑控制

4.10 网关阀主从切换

4.11 制动试验

5 架控制动系统关键控制技术分析

5.1 电空配合

5.2 停车制动

5.3 TCMS对网关阀MVB端口数据的选择

5.4 TCU对网关阀MVB端口数据的选择

6 制动力分配功能测试

6.1 温州市域铁路S1线动车组制动系统概况

6.2 测试平台

6.3 测试方法

6.4 测试内容及结果分析

结论

参考文献

作者简历及科研成果清单

学位论文数据集