跨座式单轨列车黏着控制及其半实物仿真研究

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pisahaochima
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随着城市轨道交通的大规模建设,跨座式单轨列车因其成本小、建设周期短和地形限制小等优点而有着广阔的发展前景。黏着控制技术作为电力牵引传动控制的关键技术,已经在电力机车和高速动车上开展了广泛的研究,但针对于跨座式单轨列车的黏着控制算法研究较少。因此,分析跨座式单轨列车的机械结构特性和牵引传动系统,研究相应的黏着控制方法,提高跨座式单轨列车运行时的黏着利用,确保其安全稳定的运行具有重要的意义。黏着控制系统在列车上进行安装、检测和调试是一个非常困难的问题,包括信号的检测、空转状态的判断依据等都受列车环境因素、轨面状态、运行操作及传感器信号精度等多种因素的影响,随机性较大。即使是相同的黏着控制系统,在不同的列车、运行线路上都需要精心的调试,以最大提高列车运行时的黏着利用。但黏着控制系统的试验、数据收集往往比较困难,需要耗费巨大的成本。因此,本文针对跨座式单轨列车进行黏着控制的研究,并构建了相应的半实物仿真平台,以缩短黏着控制系统的调试周期,提升跨座式单轨列车的牵引功率及黏着利用率。首先,分析了跨座式单轨列车的整体结构及机械特性,给出了跨座式单轨列车的结构拓扑图,根据拓扑图建立了跨座式单轨列车的多体动力学模型。结合目前城轨列车运行的动力学评价标准,对所建立的模型进行了动力学仿真,分析了当车速和轨面状态改变而造成黏着系数下降时,对于列车动力学性能的影响。其次,结合跨座式单轨列车的走行系统及机械结构特性,建立了基于组合校正和基于蠕滑率两种黏着控制方法的模型,与跨座式单轨列车动力模型构建联合仿真平台,将黏着控制与列车的动力学特性作为整体进行研究。该联合仿真平台可以实时模拟跨座式单轨的运行特性及动力学特征,并快速的调试黏着控制算法,分析黏着控制方法抑制车轮空转及提升列车整体牵引力的性能。最后,为了进一步降低跨座式单轨列车的车轮空转情况,提升跨座式单轨列车运行的整体牵引力。针对跨座式单轨列车架控的驱动模式,建立了跨座式单轨的牵引电机并联运行的数学模型,并给出了基于加权值的矢量控制方法。搭建半实物仿真平台与平均矢量控制方法进行了对比验证。实验结果表明,该方法能够降低两牵引电机间的负载不平衡,改善列车动轴轮对因牵引力过大而发生空转的现象,提高列车的黏着利用率。
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