城轨列车制动模型及参数辨识

列车制动模型是设计ATO精确停车控制策略的依据。本文通过分析城轨列车制动系统的构成、特性及其和驾驶员的接口,从面向控制的角度提出适合控制器设计的制动模型以及模型参数的辨识方法。现场实验表明:该模型能够较好描述城轨列车制动系统的动态特性,并且基于该模型的自动停车控制系统在实验中也取得了满意的性能。

基于模型选择和优化技术的自动驾驶制动模型辨识研究

本文结合城市轨道交通列车自动驾驶系统实测数据,对电动客车制动模型的类型和参数的辨识进行较为深入的研究。首先,在分析最大制动率条件下实测制动数据后,对列车制动模型类型进行研究。然后,应用非线性优化技术在不同模型种类、有无参数范围约束等情况下,对制动模型进行辨识,并根据模型选择技术获得最佳制动模型及其参数。最后,研究不同制动率下列车制动模型的一致性,并基于模型选择技术给出制动率和制动减速度之间的模型。

基于动能转化的汽车制动模型的建立及仿真

分析汽车制动过程时普遍采用的制动模型是从车体受力角度建立的。提出一种基于动能转化建立制动模型的新方法。该方法根据车体动能主要消耗在轮胎与地面的摩擦和制动器内摩擦的原则,推导出制动过程的数学模型。为验证制动模型的正确性,在Matlab/Simulink环境下对安装防抱死制动系统(ABS)的模型和未安装ABS的模型进行仿真实验。仿真实验结果与装有防抱死制动系统的车体道路试验结果相比较,结果表明基于动能转化方法分析制动过程是可行的。

HX_D1组合列车牵引与电制动模型的验证

为了验证重载列车牵引与电制动模型可靠性,以HX_D1型8轴9 600kW电力机车为研究对象,使用列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统(TABLDSS)分别对惰行、牵引和电制动工况下的速度、车钩力等参数进行仿真计算并与试验比较。结果表明:车辆运行基本阻力模型在惰行工况下能够很好的模拟列车瞬时速度变化,最大误差0.9km/h;上坡道牵引工况下的仿真速度与试验最大误差在±1km/h内,第4车车钩力最大误差3.2%;下坡道制动工况下仿真速度误差0.8km/h,第4车车钩力最大误差3.7%,证明了建立的车辆运行基本阻力、牵引与电制动模型是准确的。

CBTC系统典型安全制动模型解析

基于通信的列车控制（ CBTC）相对传统固定闭塞 系统,缩短了列车之间的安全间隔距离,从而大幅提高运营 效率.保障列车之间的安全间隔,是 CBTC系统安全高效 安全运营的核心.分析了 CBTC系统的典型安全制动模型, 计算了各参数典型取值情况下不同速度列车的制动距离,论 述了该模型中的重要参数对于不同速度列车的制动距离的 影响.

驾驶人纵向制动模型的研究

基于在中国5个城市开展的自然驾驶试验，利用视觉传感器以及Matlab图像处理方法获得驾驶人在真实危险工况下的车速控制行为数据，结合驾驶人及车辆数据对驾驶入的危险感知、反应时间、制动感知等行为进行分析及建模，最终利用动态神经网络建立了驾驶人纵向制动模型，为速度控制类ADAS系统的测试提供相应的参考，促使此类系统更好地适应中国道路交通环境。

驾驶员纵向制动模型的研究

基于在中国5个城市开展的自然驾驶试验,利用视觉传感器以及Matlab图像处理方法获得驾驶员在真实危险工况下的车速控制行为数据,基于驾驶员及车辆数据对驾驶员危险感知、反应时间、制动感知等行为进行分析及建模。最终利用动态神经网络建立了驾驶员纵向制动模型,为速度控制类ADAS系统的测试提供驾驶员方面的参考,并为此类系统能更好地适应中国道路交通环境提供驾驶员模型支持。

CBTC系统安全制动模型中GEBR确定方法研究

IEEE 1474.1标准对CBTC信号系统安全制动模型的安全防护距离和安全速度防护计算进行了规定,但对于如何确定可保证紧急制动率GEBR值,标准仅给出了原则性指导。在实际项目执行过程中,需要由信号、车辆、业主等多方反复确认相关条件,通过签署书面协议的方式达成一致。为降低设计风险和提高设计效率,本文在研究相关标准和项目实践的基础上,提出了一种基于过程的GEBR确定方法,可为不同类型项目执行提供应用指导。

ATP安全制动模型在地铁列车三维仿真中的应用

基于MSTS开源平台,建立了郑州地铁1号线的列车运行三维仿真系统,将ATP安全制动模型应用于三维仿真中。本文介绍了三维仿真系统的结构和功能;选取了IEEE1474.1标准规定的ATP安全制动模型;对ATP安全制动曲线的算法进行了研究。以三维仿真系统中的线路数据为例,对速度控制模式曲线进行了仿真验证,实现了列车的ATP超速防护功能。列车运行控制原理与三维仿真系统深入结合的仿真研究,提高了三维仿真的真实性,为轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了参考。

基于参数随机分布特性的多质点重载列车安全制动模型研究

列车虚拟联挂技术能够大幅提升线路运输能力,是轨道交通新兴技术的研究热点,其采用动态追踪技术构建新的安全制动模型,但已有研究只考虑了紧急制动、最短追踪距离等边界问题,无法适应重载列车领域,也未解决重载列车线路复杂、空气制动离散性强等问题。针对上述问题,文章提出一种基于参数随机分布特性的多质点重载列车安全制动模型。文章首先基于列车虚拟联挂系统的拓扑结构进行列车多质点动力学分析,建立车钩缓冲器模型,参照CBTC(基于通信的列车控制系统)安全模型,设计出重载列车的安全制动模型;然后,对该模型进行仿真分析,从纵向动力学平稳性角度评估跟随车采用不同导向安全措施的技术指标,并分析典型参数在随机变化时安全制动距离的分布函数特性;最后,进行列车运动学仿真试验。验证结果表明,所提模型在提升列车运行的安全置信度约为1时,能够大大缩短列车间的追踪距离(1.4km以下),提升了列车的运输效率及安全性。

列车相对制动安全间隔模型的参数敏感度分析

基于相对制动安全间隔模型的虚拟编组列车间安全间隔的量值大小对轨道线路的通行能力规划、基础设施建设以及车的设计等产生巨大的影响。为充分发挥虚拟联挂列车运行高效性并确保其行车安全,文章对影响安全间隔大小的关键参数进行敏感度分析,采用安全时距模型定性分析和模型加算法联合仿真定量分析的方法,得出相对制动安全间隔模型中的关键参数变化对停站时间差的影响程度。用单因素轮换法获得对应参数局部敏感度排序,由大到小分别为制动率、响应延迟时间、“制动建立”阶段时间和目标停站间距,从而指出关键参数选取的范围和原则以及安全间隔设计的优化方向。为使停站时间差可控且达到小于4 s的目标,进站过程采用3阶段紧急制动模型,并推荐了适宜的典型组合指标,即在后车制动率大于1.0 m/s^(2)、响应延迟时间小于1 s、最小安全间距2 m的基础上目标停站间距大于4 m,为现阶段列车虚拟联挂技术的工程化实施提供依据。

基于PWM控制的线控液压制动系统模型辨识

线控液压制动系统在实际应用中多数是采用PWM信号对开关阀进行控制,所以建立变PWM信号作用下的液压模型具有实际应用意义。文中通过对线控液压制动系统关键液压零部件进行理论分析,得到了变占空比作用时的压力变化模型;再利用试验数据对系统模型进行参数辨识,通过开关电磁阀试验辨识得到节流指数和最大开度时的系统参数、不同PWM压力变化试验得到占空比与平均开度的关系,最后得到变占空比调节时的轮缸压力模型。经试验验证,该模型可以准确表达变占空比调节时的压力变化过程,实现轮缸压力的准确估计。

基于气动方程的列车管路充排气数学模型

智能化制动试验系统的核心是建立不同编组列车首车制动压力控制模型。从气动力学方程入手,建立了不同编组列车首车列车管充排气特性数学模型,该模型考虑了编组列车除首车之外的其余车辆充排气特性对首车列车管气压变化的影响。提出通过对制动阀有效截面积的设计计算,并带入所建立的数学模型中进行仿真试验,从而对研制新制动阀以及改进或检修制动阀提供理论基础与技术指导。利用列车制动试验台得到的试验数据与仿真结果进行对比分析,验证模型的准确性,并预测了更长编组列车首车列车管的初充气及常用制动时的气压数据。

相对速度模式下的列车自动防护(ATP)紧急制动安全模型分析

介绍了目前常用的CBTC(基于通信的列车控制)典型安全制动模型。该模型为相对位置模式,以前车静止为条件,后车对前车尾端进行追踪。在城市轨道交通中采用这种模式会产生一些不必要的紧急制动,效率不高。提出了相对速度模式的紧急制动安全模型,考虑前车以理想状态紧急制动,后车对前车尾端进行追踪,并对两种模型进行计算比较。相对速度模式的紧急制动安全模型能够缩短行车间距和追踪间隔,大大提升CBTC运行模式的效率。

液压盘式制动器模型试验

设计了通过测量制动臂所受的弯矩间接获得制动力矩的实车制动试验,采用系统辨识法获得制动力矩系数,得到盘式制动器试验模型。首先对应变电压-制动力矩的关系进行标定,然后实车测试不同制动工况下的制动力矩。根据实车试验得到制动压力,采用系统辨识的方法获得车辆制动压力-制动力矩的传递函数。试验结果表明,前、后轮的液压-制动力矩关系式可适用于不同工况下的制动力矩计算;制动器理论模型和试验模型的增益系数基本相符,但试验模型具有一阶惯性环节,更能准确地反映实际车辆的制动压力-制动力矩之间的关系。

重载货车制动鼓温升模型建立及应用

针对重载货车在高速公路长大下坡路段事故多发的问题,运用汽车动力学理论和热力学理论,以‘东风大力神重卡DFL3310A10’为试验车在典型长大下坡危险路段进行了现场试验,结合发动机制动和排气制动试验建立了重载货车在采用辅助制动条件下的制动鼓温升模型.结果表明:预测模型准确可行;对重载货车几种典型行驶情况定量分析了超载、超速对行驶安全的影响,分析数据与试验数据吻合度高.

基于滑移-黏滞摩擦机理的制动系统模型开发

研究了制动近零状态和制动抱死状态下制动力矩的求解理论,开发了一种新的制动系统模型。根据制动过程中制动盘与制动钳(制动鼓与制动蹄)之间的运动状态,基于滑移-黏滞摩擦机理,建立了动、静两种摩擦状态下的制动力矩求解算法。开发了独立的制动模型子程序,并在ADAMS软件中进行应用。仿真结果表明:建立的制动系统模型比原ADAMS中的模型可以更准确地仿真车辆平路制动停车工况和坡道制动停车工况,对于汽车的仿真分析具有应用价值。

转向制动工况的多轴轮式装甲车辆模型与试验验证

车辆动力学建模是车辆动力学性能仿真分析的关键,动力学模型的准确程度直接影响到仿真结果的准确程度。针对所研究的车辆在转向制动工况下的行驶稳定性,以某三轴轮式装甲车辆为原型,建立了包括轮胎模型,制动器模型等模块的包含车身纵向,侧向,横摆,侧倾以及六个车轮的转动共十个自由度的动力学模型,并通过直线制动和角阶跃制动两个试验,间接验证了模型的准确性,为转向制动工况的仿真建立模型基础。

针对转向制动工况的多轴轮式装甲车辆模型与试验验证

车辆动力学建模是车辆动力学性能仿真分析的关键，动力学模型的准确程度直接影响到仿真结果的准确程度。针对所研究的车辆在转向制动工况下的行驶稳定性，以某三轴轮式装甲车辆为原型，建立了动力学模型，并通过直线制动和角阶跃制动两个试验，间接验证了模型的准确性，为转向制动工况的仿真建立模型基础。

基于多因素的公路弯道停车视距计算模型研究

为了厘清弯道路段相关线形参数对停车视距的影响,在对弯道路段车辆行驶动力学分析的基础上,建立以制动初速度、平曲线半径、弯道超高、弯道纵坡及道路附着系数为自变量的弯道路段车辆制动模型;结合驾驶人和车辆的反应时间,根据运动学原理,构建弯道路段车辆安全停车视距修正模型,通过数值分析,提出弯道路段车辆停车视距计算方法,并将弯道路段车辆停车视距计算结果与《公路路线设计规范》规定值进行对比。结果表明,随着弯道纵坡坡度、超高的增大及弯道半径的减小,停车视距逐渐增加;模型计算值普遍大于规范规定值,特别是在高车速时二者的差别较大。