Analysis of torque transmitting behavior and wheel slip prevention control during regenerative braking for high speed EMU trains

The wheel-rail adhesion control for regenerative braking systems of high speed electric multiple unit trains is crucial to maintaining the stability,improving the adhesion utilization,and achieving deep energy recovery.There remain technical challenges mainly because of the nonlinear,uncertain,and varying features of wheel-rail contact conditions.This research analyzes the torque transmitting behavior during regenerative braking,and proposes a novel methodology to detect the wheel-rail adhesion stability.Then,applications to the wheel slip prevention during braking are investigated,and the optimal slip ratio control scheme is proposed,which is based on a novel optimal reference generation of the slip ratio and a robust sliding mode control.The proposed methodology achieves the optimal braking performancewithoutthewheel-railcontactinformation.Numerical simulation results for uncertain slippery rails verify the effectiveness of the proposed methodology.

动车组虚拟维修仿真系统的设计与实现

针对传统动车组维修训练成本高、准确性及效率低的缺陷,基于OpenSceneGraph三维引擎,提出装配结构树重构、复杂产品模型优化显示、维修过程仿真等关键技术,设计并实现动车组转向架虚拟维修仿真系统。实践结果表明,该系统能够满足动车组装配维修训练任务的需要,可节约经费、提高培训效率。

动车组横风环境下的交会气动效应

采用三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,对8辆编组的动车组在20 m/s横风下以250 km/h速度交会时列车表面瞬变压力和车体所受气动力及力矩进行分析,并采用间接验证方法,将风洞实验、动模型实验得到的结果分别与数值模拟结果进行对比。研究结果表明:间接验证方法下所得气动效应实验结果和数值模拟结果变化规律一致,压力幅值相对误差在5%以内;动车组横风下交会时,车体头、尾处测点压力差别较大,中部位于同侧测点压力差异较小,同一高度、不同纵向测点的压力变化波形及幅值基本一致,车体顶部测点压力始终为负;对于车体所受横向气动力及倾覆力矩,头车比中间车和尾车的大,背风车比迎风车的大;随着横风风速的增加,列车所受横向气动力及倾覆力矩峰值也迅速增加,严重威胁着动车组的安全运行。

大数据环境下朴素贝叶斯分类算法的改进与实现

朴素贝叶斯分类算法是一种简单并且高效的分类算法,但条件独立性假设在现实中很难满足,导致其性能有所下降.为了解决该问题,本文在关联规则和置信度的基础上对该分类算法进行了改进.通过挖掘出来的关联规则和该规则的置信度,对不同的属性赋予不同的权重,同时实现了该分类算法的MapReduce化,从而在保持简单性的基础上有效地提高了朴素贝叶斯分类算法的分类性能.动车组运维实验表明:该算法提高了分类的准确率和效率.

高速动车组列车网络控制系统仿真与建模研究

研究了高速动车组列车网络控制系统的过程数据调度及事件仲裁算法。针对高速动车组网络控制系统的特点,提出了列车网络控制系统主节点和从节点的实现算法,并利用OPNET仿真软件建立了列车网络控制系统的模型。在不同的仿真场景下运行仿真模型,通过对仿真和理论计算得到了列车通信网络协议的数据通量和端对端延时特点。针对消息数据的事件仲裁机制,通过仿真得出了不同条件下的碰撞特性。仿真结果表明了所提出方案的有效性,为实际高速动车组网络控制系统的设计和调试提供了依据。

考虑列位合理占用的动车所调车作业计划编制优化

合理编制动车组调车作业计划可提高动车所的作业效率和检修能力,在动车所各功能区域和股道布置确定的前提下,分析动车组编组状态及股道列位占用对调车作业的影响.以减少调车作业过程中股道占用次数为目标,以动车组作业时间、调车作业次序和股道类型为约束,建立考虑股道列位占用的动车所调车作业计划编制优化模型,设计基于调车作业可行路径生成和作业优先次序交换的模拟退火算法,并进行求解;最后以某动车所调车作业计划编制为实例,验证模型和算法的有效性.结果表明:本文提出的方法能够在较短时间内编制动车所调车作业计划,并减少股道占用次数;得到的最优调车作业计划将动车组的转线次数降低为34次,且在需入库的作业动车组中,有80%的动车组实现了入所后的快速入库作业.

动车组软卧车包厢气流组织方案比较分析

利用CFD方法对200 km/h动车组软卧车包厢内的气流组织进行了模拟分析.首先,根据现车的空间布局和美工设计要求提出了4种可行的送风口布置方案,然后根据CFD模拟结果,分析了包厢内微风速、速度场和温度场均匀性以及热舒适性等指标,对4种方案进行了综合比较,确定了较优的方案,可为实车的空调系统方案设计提供依据.

模块化高速电动车组牵引传动跟踪监测系统

根据高速动车组现场日趋复杂的测试环境对实时监测系统提出的新要求,研制一种多功能、易扩展且便携的牵引传动单元跟踪监测系统。给出基于CPCI总线模块化结构的嵌入式硬件系统设计原理,提出基于LabVIEW软件开发平台实现监测数据在线实时处理、离线分析处理以及人机交互等功能的方法,分析软件中各虚拟仪器的设计及其基于状态机的调度机制,对监测系统中牵引电机输入功率以及不断变化的信号频率的测量算法及其实现方法进行研究。应用结果表明,该系统运行稳定、设置灵活、测量精度高,能为高速动车组的安全运行提供科学保证。

客运专线动车组与普速客车间最小追踪间隔研究

研究目的:列车最小追踪间隔是铁路勘察设计的重要技术标准之一。普速客车上客运专线运行,将对列车之间的最小追踪间隔影响较大;本文重点分析旅客列车的类型、编组辆数、列控系统,提出动车组与普速客车间最小追踪间隔的计算方法与模型,为客运专线勘察设计提供一些有价值的研究成果。研究结论:基于客运专线采用CTCS-2级列控系统和机车安装列车运行监控记录装置系统(LKJ系统)+地面信号机的技术方案的基础上,根据最小追踪间隔的计算方法与模型,并以大同至西安铁路客运专线的运城北站为例进行分析检算,经检算普速客车与动车组列车之间的车站到通间隔、到到间隔和动车组列车与普速客车之间的车站通发间隔均可实现3 min,动车组列车与普速客车之间的车站发发间隔可实现5 min。

郑西高速铁路机务运用安全管理实践

西安铁路局在委托运输管理模式和高铁长效管理机制下,采取成立管理结构、开展等级选拔、创新培训方式等多种举措,强化动车组司机培养;采取增设运用信息台、实行写实制度、地乘一体模式、落实作业标准、加强安全卡控、强化应急处置、建立定责机制等多种手段,加强高铁动车组运用安全管理。

基于SIMPACK的扁疤车轮轮轨冲击力学特性分析

为研究高速列车车轮多处扁疤引起的动力学问题,建立了CRH2型动车组的车辆-轨道动力学模型及车轮扁疤模型。采用变轮径扁疤模拟法,分析单处和两处扁疤的车轮引起的轮轨冲击响应,确定车轮两处扁疤时的扁疤长度、车速及扁疤间夹角变化对轮轨冲击的影响,进而确定CRH2型动车组安全运行时车轮扁疤限值,为高速动车组列车的行车安全提供了依据。

CRH动车组列车牵引计算系统研究与设计

动车组列车牵引计算是高速铁路运营和设计过程中的一个基础性环节,研究和开发动车组列车牵引计算系统对于提高高速铁路运营和设计效率具有重要意义。本文依据业务需求,对动车组列车牵引计算系统进行了系统分析和系统设计,并重点探讨了动车组列车牵引计算的计算模型、动车组操纵策略、动车组过分相计算等问题,提出了单质点和多质点相结合的简化计算模型,最后开发了动车组列车牵引计算系统的原型系统。

动车组ATP对制动系统故障后的安全影响仿真分析

针对动车组部分车辆制动系统故障后,采取切除故障车辆制动力的处理方式,从安全防护曲线的生成与实际制动过程的角度出发,对在完全监控模式下的列车防护算法及制动过程进行仿真。分析单限速区段和多限速区段速度防护曲线的算法和切除部分制动力后实际制动曲线与速度防护曲线的关系,找到触发各类制动的转换点,对切除不同比例制动力后实际制动曲线进行仿真,得出不同坡度和制动初速度下、切除不同比例制动力时的制动距离。针对动车组因故障切除部分制动力后,产生过走距离,存在冒进信号点的可能,参照防护曲线生成机理,给出兼顾制动力故障的ATP安全防护方法,分析按该方法运行时对通过能力的影响。

动车组车顶高压电缆终端材料特性分析及电-热耦合场仿真研究

动车组运行环境复杂,在电、热、高速气流等多重因素影响下的车顶高压电缆终端绝缘材料性能是影响动车组供电系统安全稳定的重要因素。本研究采用实验分析与仿真计算相结合的方法,测试分析了车顶电缆终端典型绝缘材料的导热性能、玻璃化转变温度和介电性能;通过建立车顶电缆终端电-热耦合仿真模型,分别研究了室温下电缆终端电场分布以及不同环境温度下的电缆终端温度分布。结果表明:三元乙丙橡胶和环氧树脂的导热系数均随着温度的升高而增大,高于80℃时,导热系数随着温度的升高有所减小。室温下,三元乙丙橡胶和环氧树脂的导热系数分别为0.251 W/(m·K)和0.431 W/(m·K)。三元乙丙橡胶的相对介电常数随着温度的升高逐渐减小,从-60℃的3.70减小到100℃的3.28;环氧树脂的相对介电常数随着温度的升高逐渐增大,从-60℃的5.02增大到100℃的5.29,这是由于二者的玻璃化转变温度不同引起的。仿真结果表明:温度引起交流电缆终端的电场变化不大,最大畸变点出现在应力锥根部,其值为3.120 kV/mm;其次电场集中分布在电缆主绝缘,电场强度为2.995 kV/mm。

基于BSO的动车组列车节能操纵模式研究

为得到准点节能的动车组列车站间运行驾驶策略,建立动车组列车多质点运动学模型。在分析“四阶段”节能操纵模式和工况转化顺序固定的节能操纵模式的基础上,针对现有节能操纵模式下节能驾驶策略灵活性不足的问题,提出了工况转换位置和工况同时可变的节能操纵模式;基于各种节能操纵模式,结合天牛群算法仿真优化列车节能驾驶策略,并对比实验结果;基于研究提出的节能操纵模式,比较粒子群算法和天牛群算法的优化效果。仿真实验结果显示,基于研究所提节能操纵模式,在不同线路条件下优化所得节能驾驶策略均能满足准点性要求,且牵引能耗比其他2种模式降低0.27%~14.08%,使用天牛群算法优化所得节能驾驶策略比粒子群算法节能2.79%。研究结果对动车组列车自动驾驶策略的设计和生成具有一定的参考价值。

基于负刚度的高速动车组二维动力吸振器研究

研究基于加速度的二维动力吸振器的理论模型,提出基于车体刚性振动的二维动力吸振器控制方法,设计同时吸收车体点头、浮沉振动的二维动力吸振器.针对二维动力吸振器安装所需低动刚度要求,利用碟形弹簧的负刚度特性,设计了用于安装二维动力吸振器的高静刚度低动刚度减振元件.建立高速动车组垂向动力学非线性模型,分析二维动力吸振器对车体振动的作用.研究结果表明,二维动力吸振器可以有效抑制车体浮沉、点头振动,提高运行平稳性.

“复兴号”动车组网络控制系统冗余设计

为解决高速动车组网络系统在冗余性设计上的安全性及可靠性等问题,以"复兴号"动车组网络控制系统冗余设计需考虑的因素为基础,提出了高速动车组网络控制系统在硬件及软件上的冗余性设计原则、措施及方法。通过动车组的批量应用验证了网络控制系统冗余设计在保证动车组安全性、可靠性及可用性方面的良好效果。

基于工业以太网的动车组列车通信网络设计

动车组列车通信网络(TCN,Train Communication Network)为动车组列车运行控制、多车重联控制、车辆维护及旅客服务等提供公用通信服务,实现列车信息传输和共享。我国现有的动车组TCN采用基于IEC 61375标准的绞线式列车总线(WTB,Wire Train Bus)+多功能车辆总线(MVB,Multifunction Vehicle Bus)技术,数据传输带宽有限,且部分通信线路无冗余,难以满足动车组技术升级过程中不断增长的列车数据传输需求。面向动车组TCN的各类数据传输要求,研究将工业以太网技术应用于动车组列车通信网络,利用工业以太网的特性和优势,实现对既有动车组TCN技术的替代升级。测试结果表明,采用该动车组列车通信网络,动车组所有子系统设备的通信状态和通信质量测试结果均满足评定标准,满足列车控制与管理要求,系统运行稳定,符合设计要求。该动车组列车通信网络已在复兴号系列动车组和上海、贵阳等城市的城际、城铁车辆上广泛应用,传输速率高,稳定性强,设备维护便捷,有助于快速提升轨道交通列车维修及旅客服务水平。

实训系统在铁路驾驶资格考试改革中的应用

为推动铁路高质量发展,提出将动车组(EMU)岗位实训系统纳入铁路驾驶资格考试,增设EMU模拟驾驶考试科目,并提出考试科目的相关建议。选取武汉高铁职业技能训练段EMU司机作为调研对象,通过对比EMU仿真驾驶设备考试与实车实景考试优缺点,发现EMU仿真驾驶设备考试具有安全高效等优势,需要增设EMU模拟驾驶科目。根据研究结论针对EMU模拟驾驶考试科目内容、EMU模拟驾驶科目落实2方面提出建议,注重EMU设备和车辆的故障处理考核,同时提高对考生的要求,进一步推动铁路驾驶资格考试改革。

基于换件修的动车组关键设备预防性维修策略

动车组关键设备执行预防性维修操作时需要整列动车组停止运行,从而增加了动车组的停机损失。为此,引入换件修维修理念,在动车组关键设备到达预防性维修时机时,使用另一性能完好的设备将其更换下来并维修,从而克服了因设备预防性维修导致动车组停机损失骤增的不足。文章以动车组关键设备为研究对象,以预防性维修可靠度阈值为决策变量,以动车组关键设备一个更换周期内的维修总成本为决策目标,对其关键设备采取两级非完美维修措施,分别建立基于换件修的动车组关键设备预防性维修模型和基于非换件修的动车组关键设备预防性维修模型。算例分析结果表明,基于换件修的预防性维修可靠度阈值的优化结果高于非换件修,且换件修的维修总成本相比非换件修降低了22.2%。因此,基于换件修的动车组关键设备预防性维修策略可较大幅度降低设备一个寿命周期内的维修总成本,并可以使设备保持更高的可靠度水平。