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.

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。

采煤机牵引系统双电机功率平衡控制策略

随着采煤机装机功率和开采能力的提升,牵引系统控制效果及动态性能已成为影响采煤机工作稳定性的重要因素.目前,采煤机电牵引系统双电机控制策略多采用传统的主从控制,其同步性能存在滞后问题,容易导致牵引电机偏载.此外,系统在控制算法方面多采用传统PI控制,对于容易发生参数摄动及负载变化频繁的牵引系统而言,传统PI控制的控制性能不佳.为提高采煤机牵引系统驱动性能并实现牵引电机功率平衡,根据采煤机牵引系统结构,本文提出了一种基于自抗扰控制的转速主从、转矩交叉耦合控制的双电机控制策略,并对控制策略进行了仿真分析和实验研究.结果表明,本文所提出控制策略实现了牵引系统功率平衡并提升了系统的控制性能.

城轨交通直流供电系统仿真建模

随着地铁、轻轨、有轨电车等轨道交通的大力发展,城市轨道交通牵引供电系统是否正常运行直接关系到城轨交通的安全稳定运营,进行城市轨道交通直流供电系统的仿真建模对轨道交通牵引供电系统设计、施工和运营阶段判断可能的故障类型和制定可行的处理方案具有重要作用,本文首先介绍了城市轨道直流供电系统的结构组成,然后采用MATLAB/Simulink对城轨直流供电系统进行仿真建模,分别介绍了35KV中压电源、整流机组和牵引网的仿真建模方法和仿真参数的计算方法。

长大下坡运行下动车组牵引仿真算法研究及系统开发

针对线路仿真中缺少符合动车组制动特点的长大下坡道运行策略问题,提出复杂运行工况下动车组牵引仿真计算方法。基于误差评价的位移逼近算法和变步长迭代逼近算法求解精确的制动点,将传统空气制动的“惰行+制动”运行策略进行拓展,得到适合处理高速电制动长大下坡问题的牵引仿真算法。开发系统运用于实际线路。结果表明,系统提升了制动点求解精确性,能为牵引工程精细化设计提供数据支持。

城市轨道牵引整流机组仿真系统的设计与研发

结合城市轨道交通供电系统课程的教学需要,基于MATLAB GUI和Simulink设计了城市轨道牵引整流机组仿真系统。通过GUI设计人机交互界面,利用Simulink搭建了包括24脉波整流机组、12脉波整流机组和48脉波整流机组的底层仿真模型。用户可以通过人机交互界面,选择输入电压和不同类型的整流机组仿真模型进行仿真实验。最后,以35 kV、50 Hz的输入电压为例,进行24脉波和12脉波整流机组仿真实验,比较两种整流机组的整流结果,并对实验结果进行谐波分析。仿真实验结果表明:系统操作简单直观,能够帮助学生更好地理解城市轨道牵引整流机组的工作原理。

牵引控制单元自动测试系统研制

为满足复兴号系列中国标准动车组大批量生产需求,简化测试人员操作,依据牵引控制单元(Traction Control Unit,TCU)例行试验项点,并参考原手动测试台测试原理,设计研发了一套牵引控制单元自动化测试系统。该自动化测试系统硬件以PXI测控计算机为核心,配合外部测量设备和信号产生设备;测试序列使用LabVIEW语言编程;为减少测试时间,充分利用多核CPU资源,对测试序列进行并行化处理。该自动化测试系统已在复兴号350公里中国标准动车组TCU上进行了验证,测试结果表明该测试系统能大幅缩减测试时间、准确识别故障点、实现测试报告的自动生成,具有较强的可靠性和实用性。

跨座式单轨牵引齿轮单元传动过程动力学分析

为提升轨道车辆牵引传动系统的动态服役性能,针对跨座式单轨牵引齿轮单元传动过程展开动力学分析。利用集中参数理论获取跨座式单轨牵引齿轮传动系统的啮合原理和特点,通过分析各种非线性因素,组建传动系统非线性动力学方程,并对其无量纲化处理。在此基础上,组建多轴耦合传递矩阵,研究齿轮系统的振动响应,再采用Riccati传递矩阵方法研究振动特点,获取不同参数变化对系统振动产生的影响。计算结果表明,该方法可以有效降低分析结果的相对误差,获取更加准确的动力学分析结果。

煤矿用锚杆转载机组的行走机构设计

介绍了煤矿用锚杆转载机组行走机构的结构组成,对锚杆转载机组行走机构的履带、驱动装置、传动装置、张紧装置等结构进行了简要的设计。选择驱动轮和履带板,利用软件SolidWorks Simulation进行了静力学分析,校核了驱动轮和履带板的强度。结果表明,驱动轮和履带板设计均符合设计要求。

动车组速度信号耦合干扰问题的研究

文章主要研究了某型动车组在调试时出现牵引电机速度传感器干扰故障及牵引测试失败问题,故障表现为变流器静态启动测试或动态运行过程中闪报速度传感器故障,严重情况下需切除变流器维持动车组运行。通过对牵引电机速度传感器、变流器屏蔽线缆内部屏蔽接地、变流器速度信号软件处理逻辑等进行排查,确认故障原因为牵引电机速度传感器信号受到系统产生的随机耦合干扰。该故障是多设备在整车接地条件下耦合产生的综合性故障,在故障的排查过程中,采取对变流器内部多处接地进行优化整改。通过逐步实施整改策略,故障发生的概率逐渐减小,最终所有的接地处理优化措施实施后速度信号波形较之前有较大改善,毛刺等干扰信号大幅减少,基本不再报出故障。同时,针对此类接地耦合故障问题,除了对所影响系统进行良好的屏蔽层接地处理措施外,为避免该问题再次发生,采用了优化系统软件滤波方法滤除干扰信号,防止信号失真。

电动车组牵引系统能效测量研究

为准确测量、分析牵引系统能效,文章以电动车组牵引系统为研究对象,结合IEC 62888-2:2018的电能测试要求和GB/T 25117.1—2010的转矩、转速测量仪要求开发了电动车组牵引系统能效测量系统。为提高测量准确度文章设计了一种能实现电参数、机械参数同步采集的方案,其采用特制的带隔离功能的高压采集板卡直接采集27.5 kV互感器输出电压信号,并采用脉冲型输出转矩、转速传感器测量牵引电机机械参数。标准信号源验证试验结果显示,能耗的测量准确度优于标准要求的1.5%,机械参数测量转矩精度优于标准要求的0.5%,转速精度优于标准要求的0.1%。同时,为了验证系统在动态能耗测量中的准确性,采用高精度功率分析仪与该测量系统同时测量同一线路数据的牵引系统能耗,其相对误差小于1%。

既有高速铁路枢纽牵引变电所供电可靠性分析及备用方案探讨

以京广高铁郑州东枢纽牵引变电所为例,分析了存在的风险以及提高枢纽牵引变电所可靠性的对策,重点研究了枢纽牵引变电所的独立备用供电单元、备用母线、备用馈线开关柜、供电线缆、新增生产房屋等实施方案,在此基础上提出了既有枢纽牵引变电所备用方案,对提高牵引供电系统的可靠性具有一定参考意义。