CRH5动车组牵引脉冲整流器自适应优化控制方法研究

针对CRH5动车组牵引主回路脉冲整流器在牵引网压波动下的稳定性问题,提出一种基于自抗扰算法的参数自适应优化控制策略。在CRH5动车组牵引脉冲整流器现采用的dq双环控制结构基础上,针对电流内环采用最速综合fal函数实现控制响应及控制量大小随误差变化自适应调整,基于状态空间方程构建一阶线性自抗扰电压外环控制器以实现对系统扰动的观测及跟踪。由此改善控制器对外部扰动的估计及补偿能力,增强控制器对车网耦合特性变化的适应能力。通过Matlab/Simulink仿真对比分析了基于PID控制和基于参数自适应优化控制的dq电流控制器性能,仿真结果表明,基于参数自适应的dq电流优化控制策略下的整流器直流侧输出电压在启动过程中超调量更小,且在应对网压波动时输出电压波动恢复后的稳态误差小于指标值的1/6,抗干扰能力更强。为进一步验证该控制器应对网压低频振荡的抗扰动效果,在RT-LAB半实物实验平台上搭建动车组-牵引网级联耦合模型对比分析2种控制策略下的牵引网网压波形。结果表明:基于参数自适应的dq电流优化控制更能适应多列动车组同时接入而引发的扰动,抑制牵引网网压大幅度振荡;fal电流环的参数自适应特性能改善控制器动态特性,可根据瞬态误差及时调整控制器响应,且其控制参数适应范围较宽,易于整定。

双制式列车接地系统的车-地联合牵引供电计算

为研究双制式列车在不同供电制式区段下的车体环流和车体—轴端电位分布,针对某型双制式列车构建列车接地系统的链式电路模型,并提出车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法;同时,建立列车接地保护电阻优化模型,并分析2种列车接地系统配置方案.以国内某条双制式线路为算例进行仿真验证,研究结果表明:方案1相较方案2,列车的车体—轴端电位最大值降低36.58%~41.04%,车体环流最大值降低18.49%~22.97%;并且在方案1中,头尾车保护电阻设置为20 mΩ,可使列车的车体—轴端电位最大值为1.15 V,车体电流最大值为50.30 A,达到抑制车体—轴端电位的最优效果.该车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法可适用于单一供电制式或者多供电制式列车接地系统的分析.

基于动态相量法的地铁牵引整流机组谐波传递研究

牵引整流机组在运行过程中具有非线性时变特性,对谐波扰动的传递作用导致其交直流侧的谐波交互影响,成为威胁地铁牵引供电系统安全稳定的潜在隐患。为揭示牵引整流机组交直流侧谐波传递的内在机理,采用基于动态相量表达的电压、电流开关函数描述牵引整流机组的非线性时变特性,分析整流变压器不同连接方式对开关函数的影响,给出开关函数的各阶动态相量计算式。以调制理论为框架,采用基于动态相量的矩阵运算进行牵引整流机组谐波传递计算,包括交流侧谐波电压传递和直流侧谐波电流传递,模拟牵引整流机组谐波传递过程,明确了谐波频率的变换关系。通过与PSCAD/EMTDC中详细电磁暂态仿真结果进行对比,验证了该方法的正确性和有效性,可为滤波装置参数设计与谐波抑制策略制定提供参考。

高速动车组用滚动轴承失效模式及对策展望

全面介绍了各主型高速动车组用轴箱轴承、齿轮箱轴承、牵引电动机轴承以及各类风机用轴承的型号、结构以及相应的车载和地面安全保证措施,汇总了轴承运行过程以及检修过程中的典型故障和主要失效模式,分析了轴承故障的产生原因,建议从车辆系统匹配设计角度确定旋转系统中轴承的边界载荷、顶层技术要求,优化轴承钢冶炼、热处理、机加工和组装等轴承制造工艺,以保证轴承产品质量一致性,进而避免轴承早期失效,为动车组安全运营,各系统旋转部件修程修制的制定和动车组用滚动轴承国产化提供借鉴和帮助。

基于正向设计的动车组牵引系统建模与实现

随着轨道交通产品复杂程度的提高、智能水平的发展,动车组牵引系统的设计需要更有效的需求分析手段、更可靠的建模分析方法、正向可追溯的设计手段以及高质量的实现形式。以动车组牵引系统为研究对象,通过基于系统建模语言(SysML)的需求分析模型,结合基于标准需求-功能-架构-物理(RFLP)的建模分析方法,从牵引系统的设计需求出发,进行完整的用例分析,创建包含架构模型和状态机模型的牵引系统功能模型,通过块定义图和内部块图展示牵引系统与外部系统以及牵引内部各子系统之间的交互信息,通过用户界面(UI)实现牵引系统运营场景的操作,展示牵引系统在运行过程中的状态变化,实现牵引系统功能逻辑仿真,形成正向可追溯的牵引系统设计实现方案。将基于模型的系统工程(MBSE)的设计手段落地应用于动车组设计过程中,为动车组的设计提供正向设计指导。

高寒动车组牵引变流器的振动测试及分析

针对我国西北部地区恶劣天气和老化线路影响高寒动车组安全可靠运行的问题,开展实际线路运行时振动测试及分析。根据即墨至乌鲁木齐的车辆运行速度和地形特征,划分青岛—济南、济南—西安、西安—兰州、兰州—乌鲁木齐4个区间,对比分析不同区间内的振动有效值。结合IEC 61373标准,对比分析实测振动有效值、冲击峰值与标准值的差异。通过振动频谱分析牵引变流器不同部件的振动特性,利用统计容差法编制不同部件的实测载荷谱,并利用有限元方法分析中频和高频振动对牵引变流器结构的影响。结果表明,济南—西安区间内的振动高于其他区间,西安—兰州区间内的冲击高于其他区间;柜体吊耳和控制箱的振动主要体现在垂向与纵向,而横向较小,且以中频段和低频段为主;冷却风机的振动集中在低频段,来自于风机转频;功率模块振动以横向和纵向为主,中频段和高频段的振动远大于低频段。

动车组牵引系统接地故障分析及优化研究

动车组牵引系统接地故障为动车组主供电系统最为典型的故障之一,且对动车组安全运营影响较大,文中通过对某型动车组牵引系统接地故障进行分析,查找各方面因素,并从相关部件的设计结构、工艺方案及故障诊断逻辑等方面研究优化措施,降低并预防接地故障的发生。

动车组牵引系统与牵引模块实训装置原理及故障分析研究

本文将围绕动车组牵引系统及模拟实训装置进行相关研究,介绍了动车组牵引系统基本结构及工作原理,并对实训装备进行研制,通过对牵引系统典型故障及牵引实训装置分析研究,为类似牵引故障提供指导。

CRH6型城际动车组空气制动异常施加问题分析研究

CRH6型城际动车组在运用过程中出现闸片磨耗过快的问题,磨耗周期约8万km。根据减速度设计曲线与电制动包络线,列车电制动能力在全速度范围内至少可覆盖常用制动2级。但是大量的动车组上线运营数据显示,动车组在低级位(2级)制动时均补充了空气制动,与理论设计存在差异。针对上述问题,搭建了牵引系统与制动系统地面试验台。为模拟现车条件,电制动请求、电制动反馈线缆长度同现车线缆长度。模拟不同制动级位、不同速度等级下的电空配合工况,利用上位机和万用表分别采集牵引控制单元(TCU)和制动控制单元(BCU)的电制动请求值、反馈值。通过对试验数据分析、研究和对比发现,TCU与BCU内部的A/D电路、D/A电路在转换过程中存在损耗。此外,同一个制动单元内的动车和拖车之间传输的载荷信号也存在衰减。为此,文章从制动控制原理入手,针对采用硬线作为电制动与空气制动传输介质的列车,提出了改进优化方案,在TCU内部设定了电制动补偿系数。优化方案经过了现车验证,应用效果良好。

CR400BF平台动车组牵引系统可靠性评估

对高级修周期间隔延长背景下的CR400BF平台动车组牵引系统进行可靠性评估。基于牵引系统的部件结构及基本的系统组合形式,构建可靠性框图模型;收集整理动车组运营过程中的故障数据,利用直方图法对故障分布模型进行初步判断;通过假定分布模型的参数估计及拟合优度检验,确定各部件的故障分布规律;评估牵引系统各部件及其整体的可靠性指标,绘制可靠度函数图形并进行简要分析。文中所用的分析方法具有较好的通用性,可以进一步推广到动车组其他系统,能够为动车组修程修制改革提供技术支撑。

高速动车组永磁牵引系统接地检测方法研究

为了更好地提高高速动车组永磁牵引系统接地故障诊断的准确性,文章提出了一种适用于永磁牵引系统的接地检测新方法。通过结合接地检测电路的拓扑结构,分析了不同接地情况下接地电压的特点,并在此基础上提出了优化接地电压超限判定算法、采用各轴逆变器分步检测和增加永磁接触器诊断节点等措施,通过该方法可以准确诊断出电机侧、变压器侧和变流器侧具体的接地点,提高了故障点定位的准确性。半实物仿真和地面机组试验结果验证了该方法的可行性。

采煤机牵引部可靠性灵敏度分析及优化设计

以MG300/700-WD牵引部传动系统为例,考虑了系统非线性侧隙和时变啮合刚度,建立了传动系统的动力学模型.基于高阶随机响应面方法,构建了牵引部参数与系统最大接触应力的显式关系,并计算了系统参数的可靠性灵敏度.建立了牵引部传动系统最佳可靠性与最小占用空间的优化模型,并分析了优化模型的可靠性灵敏度.结果表明:牵引部传动系统第二级行星轮的参数对于系统可靠性影响较大,太阳轮参数较行星轮参数灵敏.优化模型可以提高牵引部系统的可靠性,在高结构强度区域降低了参数的可靠性灵敏度.

变速工况下采煤机行星齿轮传动系统故障诊断

采煤机截割煤层时,牵引部行星齿轮传动系统处于变速工况,且行星齿轮传动系统结构复杂,导致振动信号存在多种调制现象,影响行星齿轮传动系统故障特征提取。针对上述问题,将阶次分析技术与包络谱相结合,提出了一种基于包络阶次谱分析的采煤机行星齿轮传动系统故障诊断方法。首先对行星齿轮传动系统的非平稳时域振动信号进行Hilbert包络分析,然后将非平稳时域包络信号进行计算阶次跟踪处理,转换为等角度的角域信号,最后对等角度角域信号进行快速傅里叶变换,得到信号的包络阶次谱。对该方法进行了仿真分析及基于动力传动故障诊断综合试验台的变速工况下行星齿轮传动系统故障诊断试验,结果表明:对于变速工况下的振动调制信号,阶次分析难以提取特征阶次,而包络阶次谱分析方法可有效提取其特征阶次,并实现了行星齿轮传动系统故障准确诊断。

高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究

随着高速铁路的高速度、大容量、高密集网络化发展,高速机车引起的牵引网谐波放大、谐振问题越发严峻。为考察牵引网谐波传输特性,在分析谐波传输理论的基础上,利用Matlab/Simulink建立通用的高速动车组(electric multiple unit,EMU)与牵引网的联合仿真模型,通过对高速动车组的不同工况和不同出力下的谐波特性进行仿真分析,验证了模型的正确性。在联合仿真模型的基础上,分别针对机车位置固定、不同机车位置和不同牵引网长度3种情况下的谐波电流传输特性进行仿真分析,结果表明:联合仿真模型较恒电流源模型、恒功率源模型更符合牵引供电系统的实际。该研究结果对降低和避免牵引网谐振带来的危害有一定的参考价值。

改良皮牵引套应用于小儿悬吊牵引的效果观察

目的 探讨改良的皮牵引套应用于小儿双下肢悬吊牵引的临床效果。方法 将40例小儿股骨干骨折使用皮牵引套行双下肢悬吊牵引的患儿按入院日期先后分成对照组和实验组。对照组18例采用常规皮牵引套,实验组22例采用改良的皮牵引套。结果 对照组18例于悬吊牵引3-5d后,患肢足跟及内外踝皮肤均出现潮红,7d后6例出现皮肤水泡,4例水泡破损或皮肤破损,1例于15d后足跟皮肤坏死,经植皮后愈合。其中,4例被迫终止牵引,改用夹板固定;实验组22例15-20d后内外踝及足跟出现皮肤潮红4例,没有水泡形成及皮肤破损,22例如期完成悬吊牵引。2组牵引效果比较,χ^2=5.43,P〈0.05;两组皮肤并发症比较,χ^2=26.78,P〈0.01,差异有统计学意义。结论 使用改良的皮牵引套,能很好地完成牵引治疗,可有效预防皮肤并发症的发生。

21世纪初铁道高速列车特色

当今21世纪之初，全世界有8种高速列车最具代表性，它们是JR Central和JR West的500系、700系及N700系新干线列车，JR East的Fastech 360新干线列车，Alstom的TGV—Duplex和AGV高速列车以及Siemens的ICF3和Velaro E高速列车。借助于对其牵引参数扩展的深入剖析，21世纪初铁道高速列车重要的发展趋势得以概括总结：第一，列车最高速度已经提升到350—360km／h，并有可能突破；第二，列车流线化水平不断进展；第三，列车保有加速度可以降低至约0．04m／s^2；第四，数种基本动力单元广泛应用；第五，列车轻量化水平继续维持。这些先进的理念和实践可供借鉴采用。

电动车组牵引传动系统的实时仿真研究

通过分析某电动车组牵引传动系统的结构和工作原理,基于Simulink建立包含牵引变压器、四象限变流器、中间直流回路、PWM逆变器和牵引电机5个子模型的牵引传动系统离散数学模型,并联合dSPACE实时仿真器建立包含虚拟牵引传动系统、牵引控制器和接口箱的牵引传动系统实时仿真平台,以模拟电动车组运行时的牵引传动系统,并首次通过虚拟司控台和电动车组中央控制系统,模拟牵引传动系统对司机操纵的响应。利用该实时仿真平台对牵引控制器车载程序进行测试,得到的牵引特性曲线与给定的牵引特性曲线基本一致,牵引和制动工况下的四象限变流器和牵引电机的电压和电流也满足牵引和制动控制的要求,表明所建立的牵引传动系统实时仿真平台能够较准确地模拟实际电动车组牵引传动系统的运行,平台中的虚拟牵引传动系统可代替实际传动系统用于电动车组牵引控制器的研究及测试。

高速动车组牵引变流器热容量

在分析高速动车组牵引变流器冷却系统结构及工作原理的基础上,利用ANSYS软件构建了冷却系统中空气—水热交换器的有限元仿真模型,对热交换器温度场及空气流场进行了仿真研究;为了验证更高运行速度下高速动车组牵引变流器冷却系统能否满足散热需求,设计并搭建了牵引变流器热容量测试平台,利用该测试平台在武广客运专线对CRH3型高速动车组牵引变流器温升参数及冷却系统通风量进行了动态测试研究。试验结果表明在高速运行工况下,牵引变流器冷却系统进风量将减小,但CRH3型高速动车组牵引变流器冷却系统仍然能满足动车组以330km/h高速持续运行的要求,试验测试结果验证了仿真结果的正确性。在国内首次对高速动车组牵引变流器热容量进行了实车测试研究,为新一代时速380km/h高速动车组的设计奠定了一定的理论和实践基础。

大功率拖拉机牵引机组虚拟样机模型研究及匹配优化

以联合整地机为拖拉机牵引对象,以牵引机组的牵引效率、作业效率、燃油经济性为性能目标,以东方红1604拖拉机和1LZ-7.2型联合整地机为参考,建立了大功率拖拉机牵引机组的虚拟样机模型。在机械系统仿真软件ADAMS环境中,实现了以农具牵引阻力系数、幅宽、挡位传动比、耕深为虚拟样机的输入,以3个性能目标为输出的控制方案。利用本虚拟样机,可以仿真牵引机组的性能,并进行拖拉机与牵引农具的性能匹配和优化。

潜入牵引式自动导引车运动特性分析

与驱动单元和车体刚性连接的传统结构及拖车结构不同,潜入牵引式自动导引车的驱动单元置于车体底部与车体柔性连接。针对车体的运动轨迹问题,建立了车体与所跟踪路径的位姿关系模型,根据车体的几何尺寸及所跟踪圆弧路径的圆心角和半径,推导出车体在世界坐标系中的位姿状态及保证纯滚动运动的最小转弯半径。针对车体负载运行的行驶性能问题,建立车体的动力学模型,求出忽略侧向力影响的条件,推导出车体的角加速度。车体位姿实验证明了所建车体运动学模型的正确性。动力特性实验表明,该种结构的自动导引车行驶稳定性较好。