“双碳”目标下的列车制动技术创新分析

随着“双碳”目标的提出,轨道交通发展速度加快,对列车制动技术而言,这既是机遇又是挑战,对全新制动技术的研发势在必行。以此为背景,介绍了常规制度技术及其特点,内容主要涉及线控制动、压力制动2个方面,随后围绕该技术的创新方向和策略展开了讨论,以制动原理为切入点,对电机械制动进行了详细说明,以供参考。

轨道车辆制动副摩擦自激对车轮磨耗的影响

轮轨周期性磨耗会加剧轮轨动态相互作用,造成车辆系统关键部件发生疲劳断裂,引起车体的异常振动,对乘坐舒适性和运行安全性有较大影响,然而先前研究很少将制动副振动与车轮磨损进行联系。为研究车轮周期性磨耗的原因,通过考虑制动单元的自激振荡对车轮磨损的影响,建立考虑轮轨附着的列车制动系统扭转模型。利用数值方法对制动系统的振动状态进行求解,通过一些非线性理论的相关图谱(系统运动的分岔图、相图、庞加莱截面图、频谱图和时域图等),深入探究制动工况下系统的振动情况,得到制动单元内部因摩擦因数的负斜率特性引起的自激振荡对车轮磨损的影响。研究结果表明:制动系统因摩擦自激产生的不稳定运动仅在车速较低时发生,随着制动速度的降低,当车速低于12.88 km/h时,制动系统会从稳定区间进入振荡区间进而引发制动系统颤振。与此同时,制动系统的颤振会引起车轮蠕滑率的波动,进而影响轮轨间的切向力与轮轨磨损。当制动速度处于振荡区间时,车轮会出现不均匀磨损;当制动速度靠近振荡区间的临界值时,车轮磨损近似均匀;当制动速度处于稳定区间时,车轮纵向蠕滑力近似无波动,车轮不再因制动副的自激振荡产生异常磨损。最后探究了制动压力对系统运动稳定性与轮轨磨耗的影响,发现大制动压力下系统振幅增大,磨损更为明显。探究制动系统对车辆周期性磨耗的影响,可为车轮周期性磨耗机理的研究和控制措施的选用提供参考。

四自由度盘式制动系统的非线性动力学特性分析

为了研究非线性因素对盘式制动系统动力学的影响,建立了四自由度的非线性动力学模型.采用Stibeck模型及相关参数,并采用龙格-库塔法求解动力学方程,利用分叉图、频域图、相平面图、时域图、庞加莱截面图分析了不同工况下盘式制动器的振动特性.结果表明,制动压力的增大会导致系统的振动稳定性减弱;较低的车速更容易引发系统的振动;较大的制动片支承刚度会增大系统的振动特性.

朔黄铁路两万吨列车运行中制动主管压力漏泄影响及对策

列车运行过程中,制动主管压力漏泄将会给列车平稳运行带来很大风险隐患,加强应急处置可有效降低事故概率。统计朔黄铁路两万吨列车制动主管漏泄情况,分析漏泄对列车带闸距离、平稳操纵和运行时间的影响,并提出针对性解决对策。

朔黄铁路2万t重载列车制动管压力波动原因分析

朔黄铁路西线龙宫站至北大牛站区段,连续出现2万t重载列车制动管压力异常变化现象,该问题导致重载列车制动力减弱或增强,严重干扰运输秩序。文章在列车上增加数据采集系统等装备,现场还原了2万t重载列车制动管压异常情况,通过分析试验数据对可能造成制动管压力波动的因素进行了探究。

武汉地铁21号线制动系统制动缸压力不足故障分析

武汉地铁21号线使用的是基于各转向架盘式制动单元架控形式的电空控制EP2002制动系统。架控制动系统共有更高的集成化程度,适用于短编组列车,制动力的控制更为先进。本文针对21号线U07HMI报M2车BCU架2“严重故障”的问题,通过系统原理分析,结合制动系统数据记录,找到故障源为连接阀和EP阀发生损坏。为类似相关故障的处置和分析提供参考。

列车制动系统双闭环控制方法研究

为了提高列车制动距离的精度,保证列车安全稳定停车,文章提出了制动系统双闭环控制方法,在原有制动缸压力闭环控制的基础上增加外环减速度控制,实现对列车减速度的精确控制,提出PI控制法和动态调整法实现外环控制。实车验证显示,所提出的方法能够将减速度误差从20%缩小到约5%,在不同载荷下制动距离均较为稳定。结果表明,通过双闭环控制方法控制速度快的同时能够保证稳定的制动距离,提高各种轨道条件下列车的稳定性及准点率,增加既有线路的行车密度。

全液压失压制动反向调节制动阀动态特性研究

针对全液压失压制动系统制动过灵敏问题,通过分析反向调节制动阀结构组成和失压制动工作原理,建立失压制动系统反向调节制动阀动态数学模型和Simulink仿真模型;以踏板力激励为输入,研究反向调节制动阀在不同结构参数下制动压力的动态输出特性及变化规律;最后,利用整车实验台验证了仿真模型。结果表明:制动压力呈现弱非线性下降特性,适当增大反向调节制动阀偏置弹簧刚度和制动器容腔容积,减小调压弹簧刚度,能够有效延缓制动压力卸载速度,从而抑制制动过灵敏现象发生,保证制动的平稳。

郑州地铁5号线电客车制动缸低压报警故障分析

介绍地铁电客车网关阀工作原理,分析电客车制动缸低压报警故障,研究故障原因并制定解决措施。

面向底盘集成控制的液压制动压力估算方法

为实现底盘集成控制系统主动液压制动精细调节,对系统液压制动执行机构原理和轮缸压力调节特性进行了理论分析,搭建液压制动系统试验台,进行了增、减压试验研究。在此基础上提出了基于三维数表的液压制动压力估算方法,并进行了开、闭环试验验证。结果表明,所设计的压力估算方法能够比较精确地估算轮缸压力。

基于电子真空助力器的汽车驾驶辅助系统制动压力控制

针对电子真空助力器实现制动压力主动调节功能时存在参数时变的问题,基于一种参考模型自适应控制理论对其控制算法进行设计,并应用李亚普诺夫理论证明了该控制系统的稳定性。同时,设置制动压力变化率阈值作为紧急制动辅助(EBA)功能的启动条件以降低系统成本。试验结果表明,所设计的压力调节功能控制算法可有效地减小系统参数时变造成的干扰;EBA功能能够对驾驶员的紧急制动意图进行准确判断,有效缩短制动距离。

商用车电控气压制动压力变化率的影响因素研究

面向商用车电控气压制动系统,研究综合考虑制动压力偏差与制动时间偏差的制动压力变化率,为实现电控气压制动系统精准制动控制提供基础。基于制动气室充气过程的数学模型,利用响应面法,得到制动压力变化率的关键影响因素,仿真分析关键影响因素对制动压力变化率的影响规律。通过制动压力变化率测量回路,实验验证仿真分析结果的正确性。研究结果表明:音速流导和供气压力对制动压力变化率的影响程度较大,其中,改变音速流导不仅影响制动压力变化率的大小,也影响制动压力变化率的响应时间。

气压ABS系统制动压力动态特性分析

基于VABCO压力调节器气制动ABS系统,综合考虑温度、管路长度等影响因素建立了制动气室压力变化数学模型;通过压力阶跃响应试验,频率特性试验和PWM调压试验分析了制动压力动态特性,证明了所建立的数学模型基本合理,为ABS控制逻辑的开发提供了理论依据。

基于制动轮缸压力的汽车ABS滑移率的计算

汽车ABS主要通过调节制动力来控制制动滑移率 ,获得较高的附着利用率 ,达到缩短制动距离 ,并且保持一定方向可操纵性的目的。一般的ABS是通过大量道路试验求得控制参数 ,实现对滑移率的控制。本文提出了基于制动轮缸压力的汽车ABS制动滑移率的计算方法 ,并且经过实验证明了其合理性。

汽车ABS制动压力抖动仿真与控制

建立复杂的非线性ABS系统与四分之一车数学模型,对不同参数下ABS的性能进行仿真,发现在传统控制方式下,ABS的制动压力抖动与滑移率波动存在一定的矛盾性。提出利用PWM方式控制高速电磁阀的开关,实现制动液流量的连续控制方法,有效地防止了汽车制动主缸压力抖动与滑移率的波动,提高了制动舒适性与安全性。

汽车ABS中气液两相流对制动压力的影响

为开发汽车防抱死制动系统(ABS)液压系统中气液两相流影响下的控制算法,分析了汽车ABS液压系统内部气液两相流的成因。利用AMESim软件建立了四轮汽车ABS液压系统模型,模拟了不同的制动液参数和制动管路结构对制动压力的影响。结果表明:当制动液参数发生改变,汽车ABS液压制动系统易产生气液两相流现象,气液两相流会使制动压力动态响应变慢,制动压力可调节范围变小;减小制动管路内径一定程度上可以抑制气液两相流的影响。简要分析了上述仿真结果产生的原因。该结果对于ABS控制有指导意义。

基于LQR的工程车辆电液制动压力控制

介绍了工程车辆电液制动系统的原理和结构,建立了制动压力控制的数学模型。在分析和阐述二次型最优控制理论的基础上,将二次型最优控制方法——输出跟踪器应用于制动压力控制。运用MATLAB/Simulink进行计算并建立系统仿真模型,对应用二次型最优控制与PID控制方法的控制效果进行比较。结果表明:二次型最优控制较PID控制稳点性好、响应快、滞后小,对期望输出的跟踪性好,可以应用于电液制动系统的制动压力调节。

汽车驱动防滑系统制动压力干预模式仿真研究

基于Matlab/Simulink的15自由度汽车动力学仿真平台,仿真研究了汽车驱动防滑控制系统中不同制动压力干预模式的控制效果和控制规律,包括以滑转率为控制量、以轮加速度为控制量以及结合使用这两种控制量的制动压力干预模式,给出了各种压力干预模式的具有较好控制效果的仿真实例,并对基本干预模式的控制效果进行了实车试验,验证了仿真模型的正确性和控制方法的有效性。为实际控制策略的开发提供了控制策略的原型并为实际匹配中调整控制策略提供了理论依据。

制动速度与压力对飞机炭刹车盘摩擦磨损性能的影响

采用HJDS-Ⅱ惯性台在各种制动速度/压力及外场装机使用的条件下,对西安超码科技公司采用自主创新专利技术生产的Chaoma B757,Chaoma A320炭刹车盘与Dunlop公司的B757,以及Messier-Bugatti公司的A320Sepcarb？ⅢOR炭刹车盘的摩擦因数、平均力矩和磨损率进行对比试验。结果表明：4种类型炭刹车盘材料的能量、力矩均随制动速度和制动压力增加而增大;摩擦因数在低速阶段均出现低能峰值特性,然后随着制动速度与压力增加呈降低趋势。ChaomaB757,A320炭刹车盘凸显2个特色：在飞机中止起飞能量下制动压力比国外原件低25%,摩擦因数比国外原件高25%～29%;B757炭刹车盘的装机应用的最长使用寿命达到2823~3289次起落,与国外B757原件的使用寿命相当,凸显出优异的低磨损率特色。

基于液压制动轮缸压力估算的车辆电子稳定性程序控制算法

提出了基于查询方式的车辆液压制动轮缸压力估算算法,设计了基于压力反馈的ESP制动执行器控制算法。采用硬件在环试验方法建立了轮缸增、减压电磁阀占空比与轮缸压力的关系。试验表明:轮缸压力的估算值与实际值有很好的一致性;基于估算压力反馈的ESP能有效改善汽车在极限转向工况下的操纵稳定性。