高速动车组永磁涡流制动器设计及测试

以仿真设计的Halbach型永磁涡流制动器为设计模型,确定了涡流制动器的安装位置以及固定机构。基于永磁体自励磁、物理、化学特性,分析了永磁体镀层防腐工艺,设计了永磁涡流制动器磁极封装结构、组装模具,有效解决了组装过程中永磁体间吸力、斥力的影响。提出了一种动作机构,可实现制动缓解状态的正常转换,最终对设计生产的永磁涡流制动器本体样机进行静态测试,测试结果与仿真结果对比误差在3%以内,同时测试并分析了永磁涡流制动器电磁辐射的影响,确立了屏蔽材料选型依据。

高速列车线性涡流制动参数特性仿真分析

目的:随着我国高速列车的飞速发展及运营时速的不断提高,高速列车的制动系统也面临着更高的要求。线性涡流制动具有与轮轨黏着无关、无磨损和制动力平稳等突出优点,有望应用于我国新一代高速列车,特探究线性涡流制动的影响参数并分析其特性。方法:基于电磁理论推导的线性涡流制动计算公式确定了其主要影响参数为列车速度、励磁电流及气隙,并借助有限元仿真方法研究了不同速度、励磁电流、气隙对制动力及垂向电磁吸力的影响。结果及结论:仿真结果表明:不同制动工况下,涡流制动力在所研究速度范围内都能够保持较为平稳的特性,垂向吸力则随着速度的提高而下降;制动力与吸力均随着励磁电流的增大、气隙的减小而增大,且呈现出在列车速度较低时对励磁电流与气隙的变化更为敏感的特性;在所研究范围内,励磁电流对制动力的影响大于气隙,因此对涡流制动力的控制更适合采用调节励磁电流的方式进行。

高速动车组线性涡流制动系统特性仿真研究

基于涡流制动原理建立涡流制动力的数学模型,并利用ANSYS Maxwell软件建立LECB(线性涡流制动)三维仿真模型。根据控制变量法研究列车速度、气隙、励磁电流等因素对涡流制动特性的影响,并分析了常用制动和紧急制动工况下的电磁特性。研究结果表明:线性涡流制动力受速度的影响明显,低速时制动力快速上升并达到幅值,然后随着速度的增加,制动力下降并趋于平稳;励磁电流、励磁线圈匝数与线性涡流制动力成正相关,气隙、钢轨材料电导率与线性涡流制动力成负相关;相同条件下,励磁线圈材料为铝时,线性涡流制动系统产生的制动力大小优于励磁线圈材料为铜时产生的制动力。

涡流制动与直线电机制动在高铁上的应用对比分析

基于国内外文献数据,对直流励磁的涡流制动和交流励磁的直线电机制动从原理、结构、应用、制动能力、供电系统及轨道温升等方面进行了对比分析,结果表明:涡流制动的优点是制动能力强,缺点是励磁功率大、引起的轨道温升高;直线电机制动的优点是可实现无源运行,引起的轨道温升低,缺点是制动能力相对较弱,控制系统复杂。

轨道涡流制动试验与研究

为了研究涡流电磁力包括涡流制动力的电磁吸力，在不同的相对运动速度下的变化规律，研制了轨道涡流制动试验台。通过分析涡流电磁力形成方向和范围，设计了两级测力机构，即安装在扇形支架内的测试电磁吸力的测试机构和安装在扇形支架外侧的测试涡流制动力的测试座。根据模拟制动能量和测试控制的要求，确定了轨道轮和惯性轮的结构及主轴传动机构等。提出了轨道涡流制动试验台的有关性能调试内容，并给出部分测试结果。

线性涡流制动装置磁场分布的有限元计算

采用矢量位Ａ法对线性涡流制动装置的磁场分布进行了有限元理论计算。由于有限元方程中含有一般磁场问题所没有的速度项，使最终形成的系数矩阵为一个不对称的方阵，用一般的伽辽金有限元法求解将出现数值不稳定性，故本文采用了“迎流的”有限元法。

高速列车涡流制动技术综述

介绍涡流制动的基本原理、分类、特点、结构和特性,对涡流制动的关键技术进行分析。全面回顾汽车行业及德国、法国、日本等在高速列车涡流制动领域所做的工作和取得的进展,对我国高速列车制动系统的发展及涡流制动的研究方向提出建议。

更高速动车组非黏着制动应用研究

对于380~400km/h速度等级的更高速动车组,制动距离、制动热负荷、制动黏着3个参数对现有制动系统的应用有所限制,有必要引入非黏着制动方式;对比若干非黏着制动方式,涡流轨道制动更适于更高速动车组;以中国标准动车组的制动特性为基础,对增加涡流轨道制动系统的动车组制动特性、制动力匹配等问题进行了分析,在一定程度上可以解决以上3个限制条件。

使用涡流制动的高速动车组制动力匹配分析研究

分析了在高速动车组制动系统中增加线性涡流制动后,涡流制动力和空气制动力的分配原则。接着讨论了基于试验数据建立钢轨温升和闸片磨耗数学模型的方法。基于经验公式以减少钢轨温升和减少闸片磨耗为目标,提出一种分配涡流制动力和空气制动力的优化控制策略。通过优化计算,给出了涡流制动力和空气制动力的分配关系。

面向重型履带车辆的新式电涡流-液力复合型缓速器研究

履带车辆要求其辅助制动系统响应快、全速段功率密度高,而现有的液力辅助制动技术难以满足需求。为解决这一问题,基于电涡流和液力缓速技术优点与缺点互补的特性,对电涡流缓速器和液力缓速器进行了集成设计,提出一种电涡流-液力复合型缓速器结构。对此结构应用数值模拟方法预测电涡流制动与液力制动的速度特性,研究该缓速器控制策略,得到最佳制动性能。结果表明,电涡流-液力复合型缓速器电涡流部分响应时间在0. 2 s以内、转速600 r/min以内主要依靠电涡流制动,转速600 r/min以上依靠电涡流与液力制动共同作用,在转速1 000 r/min工况下能够提供280 kW制动功率。

高速动车组运动模型永磁涡流制动解析方法研究

高速动车组运动模型车穿越制动装置时,其铝合金侧板与固定的Halbach永磁阵列发生相对运动并产生涡流制动力,从而使车辆快速制动。文章建立涡流制动系统二维模型,推导制动力和法向力解析表达式;根据系统实际参数计算出制动力和法向力随速度变化的特性曲线,并用Maxwell有限元计算结果进行比对;采用制动曲线拟合方法,得到忽略摩擦力及风阻时运动模型制动距离的解析式和算例;用有限元仿真结果进行比对,大幅度提高涡流制动系统设计校核、气隙调整计算效率。

线性涡流制动供风控制原理及响应时间研究

针对高速动车组涡流制动系统要求,结合线性涡流制动装置相关参数,提出了适用于线性涡流制动装置的供风控制原理及响应时间要求。通过仿真分析及地面试验验证了控制原理及响应时间的合理性。研究结果表明,提出的控制原理及响应时间满足高速动车组线性涡流制动系统要求,达到了预期目的。

动车组涡流制动系统仿真研究

提出了一种适用于动车组的线性轨道涡流制动系统方案,分析其动作机理,并建立了数学模型。根据涡流制动系统的控制原理,结合动车组制动时再生制动、涡流制动以及空气制动的分配关系,运用MATLAB软件建立涡流制动系统仿真模型,分析了励磁电流和气隙对涡流制动力的影响。通过仿真分析得出合适的励磁电流与气隙值,为涡流制动系统在动车组上的应用提供了理论依据。

某履带车辆分布式电涡流辅助制动研究

针对履带车辆紧急制动过程中制动力矩小、制动时间长的问题,提出了一种分布式电涡流辅助制动方式,以某履带车辆总体设计性能指标为依据,进行车辆动力学理论分析。基于动力学分析软件RecurDyn建立某履带车辆虚拟样机的动力学模型,基于Matlab/Simulink软件建立电涡流制动器仿真模型,同时考虑风阻、温度及主动轮制动力矩等条件,并利用RecurDyn/Control接口技术,建立联合仿真模型。依据所建立的联合仿真模型,对履带车辆自然停车、主动轮单独制动、分布式电涡流辅助制动等各种工况进行仿真,并对履带车辆偏驶情况、制动距离、制动加速度等指标进行分析。

基于线性轨道涡流制动器的高速列车风致安全主动控制研究

随着高速列车轻量化、高速化的趋势发展,风致安全及其控制问题愈发关键,基于线性轨道涡流制动器的横风安全主动控制方法可为风致安全控制提供新的思路。线性轨道涡流制动器常用于铁道车辆的非粘着制动,其在工作时会在转向架构架与钢轨之间产生垂向磁吸力,利用此特性将其作为主动控制作动器,并基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立横风环境下高速列车主动安全控制动力学分析模型。结合高速列车的复杂非线性特点,采用模糊控制策略对线性轨道涡流制动器所产生的垂向磁吸力进行主动控制。研究结果表明,当强横风威胁到高速列车的安全行驶时,横风安全主动控制系统能够及时响应,降低列车迎风侧轮重减载率和转向架倾覆系数,从而提升列车的运行安全性。