煤矿用机器人超速及失稳保护控制系统设计

为实现煤矿井下颠簸路况下机器人安全制动,设计了一种煤矿用机器人超速、失稳保护控制系统。该系统包括传感器检测单元、制动控制单元和核心控制器。传感器检测单元包括姿态检测传感器和转速传感器,姿态检测传感器用于实时检测机器人的俯仰角度,转速传感器用于实时检测机器人驱动电机的转动速度;制动控制单元包括驱动控制器和电磁制动器,驱动控制器用于控制机器人驱动电机的启停和转速;电磁制动器与驱动电机输出轴联接,电磁制动器由核心控制器进行控制,当机器人失稳或超速时驱动控制器控制驱动电机制动;当机器人超速严重时电磁制动器投入使用将驱动电机制动,双重制动方案确保机器人在超速、失稳状态下能够停车。

新一代动车组制动缸压力控制方法研究

为适应新一代动车组对制动控制精度和响应时间的要求,本研究提出了一种带参数估计的制动缸压力双闭环控制方法。在电子制动控制单元软件中设计相关程序,利用制动试验获取电空转换电磁阀控制参数,在列车运行过程中学习并更新压力变换阀输入输出关系,提出了紧急制动时制动缸压力的控制策略调整方法,实现了预控压力和制动缸压力的双闭环控制。本方法在某型号高速综合检测列车上进行了实施和验证,结果表明,方法具备良好的可用性,制动缸压力控制误差能够达到±5 kPa以内,紧急制动时压力上升响应时间缩短至1.5 s,电磁阀动作次数减少至2~3次,能够满足未来动车组对空气制动系统控制性能的要求。

电子制动控制单元多应力加速寿命方法研究

电子制动控制单元作为轨道车辆制动系统的关键部件,用于对制动控制信号的处理,其稳定性和可靠性直接关系到列车制动控制系统的正常、高效运转。为满足30年动车组设计寿命要求,评估其在复杂工作环境下的产品寿命,需要通过对其结构、使用工况和失效机理进行分析,通过加速寿命试验,激发电子制动控制单元潜在的失效模式,并对失效模式进行寿命分析。通过针对电子制动控制单元循环多应力加速试验方法的研究,实现对现有电子制动控制单元的寿命评估的有效替代。

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。

空气制动隔离不缓解故障分析及方案优化

针对地铁车辆空气制动隔离不缓解故障,从制动系统的气路原理和控制逻辑进行了分析,根本原因是切除制动隔离塞门时,制动控制单元中排风阀打开,缓解制动缸压力,在缓解过程中,排风阀先导控制压力和制动缸压力同时下降,在接近结束时,由于排风阀先导控制压力不足会将排风阀自动关闭,导致制动缸中存在残余压力且大于25kPa时,制动系统会发出制动不缓解故障信号。为解决此问题,通过对切除制动隔离塞门后整个制动气路原理的分析,发现控制制动隔离塞门排风流量,实现制动控制单元中排风阀先导控制压力和闭合弹簧压力的合理匹配,可消除制动缸内的残余压力。AMESim软件搭建车辆架控气路仿真模型,模拟车辆切除制动隔离塞门的排风过程,监测该过程中紧急制动和最大常用制动时制动缸压力随时间的变化,确定能消除制动缸残余压力时隔离塞门排风口通径,将仿真确认的排风口通径进行试验验证,结果能有效解决地铁车辆空气制动隔离不缓解故障的问题。为其他车型架控制动系统存在空气制动隔离不缓解故障提供了解决问题的方向。

一种融合高节能整车控制器的动力域集成技术

在汽车产业“低碳化、信息化、智能化”的趋势下,为了满足新能源汽车绿色、节能和高效发展的要求,文章详细论述了一种融合高节能整车控制器的动力域集成技术。首先,提出一种高节能驱动扭矩分配方法和一种最优制动能量回馈模型及优化策略,可在一定程度上实现整车能耗的降低和续航里程的提升。其次,提出一种动力域集成技术设计,将整车电池管理控制单元、整车控制单元、电机控制单元及高压配电控制单元的控制功能进行了集成融合,简化电子系统架构,使整体动力系统更加高效。

列车制动电子控制单元通用测试平台研制

列车制动电子控制单元(EBCU)是动车组的核心控制设备,承担着列车制动管理分配、防滑算法、制动力需求计算、网络通信等系统功能,其各项性能直接影响着列车的可靠性和安全性。针对EBCU的测试主要包括PCBA级测试、模块级测试及整机测试。文章介绍了被测制动电子控制单元的组成结构及原理、通用测试平台的系统组成及结构、平台硬件设计、软件设计。

动车组制动控制装置结构件使用寿命预测

制动控制装置是动车组车辆制动系统的主要控制中心,也是动车组车辆的关键组成部件,在保证车辆安全运营过程中起到至关重要的作用。该装置在服役过程中,车辆的启动、制动等工况产生的冲击载荷可能造成金属结构疲劳破坏从而导致列车运行过程中的制动失效。因此,开展动车组制动控制装置在服役环境下的疲劳寿命预测,对我国新一代动车组的研制和运维具有重要的意义。文章以动车组制动控制装置为研究对象,首先,基于目前国内动车组车辆的运营及检修现状,针对延长制动控制装置使用寿命的需求开展典型载荷工况下的力学建模和仿真分析,在对设计结构验证的同时,获得极端工况下的最大应力位置及应力值,给出了未考虑退化工况下制动控制装置的物理寿命;其次,结合现阶段制动控制装置的检修状态,引入关于腐蚀和裂纹这两个方面的退化模型开展考虑性能退化的制动控制装置的物理寿命预测,为制动控制装置延长使用寿命的方案提供理论数据、理论研究方法、评估策略及有针对性的维护保养方案。

CR400BF型动车组制动气动控制单元测试研究

动车组制动控制空气模块要实现常用制动、紧急制动和停放制动等控制功能,需进行气密性检测、截断塞门B12.02测试、常用制动位试验、制动隔离试验和紧急制动试验,并通过双向阀B15.06测试、通风测试、双脉冲电磁阀B15.03测试和综合性能测试,保证动车组制动系统的正常工作。

基于模糊集理论的城轨列车制动控制单元健康状态评价方法

为保证城市轨道交通安全性,本文基于模糊集理论数据融合方法,根据隶属度函数,计算对不同时序点的控制单元隶属度。应用二级指标评判融合策略,以控制单元多时序点的融合隶属度结果为依据,映射控制单元的健康度,完成城轨列车制动控制单元健康状态评价。实验表明,该方法可精准诊断列车制动控制单元的健康度,全面预测制动控制单元故障。

以太网控车模式中高速动车组列车网络控制与制动系统接口分析

以太网控车技术因高带宽、低成本的优点成为了列车网络控制系统的发展热点。文中介绍了以太网控车模式高速动车组列车网络控制系统与制动系统的硬件架构和软件架构。介绍了列车网络控制系统与制动系统接口功能原理及控制流程图,包含控制指令,比如紧急制动请求指令和状态监视,保持制动和停放制动的监视。分析了以太网控车模式下通信异常的3种工况和处理逻辑,提出以太网控车的多项优势。

列车制动系统EP2002制动控制单元故障原因分析与预防维修措施

近几年,上海轨道交通13A02型列车EP2002制动控制单元故障频繁,影响列车运营安全,需分析其故障原因并提出预防维修措施。统计了EP2002制动控制单元的故障数量,分析了故障原因。结果表明:EP2002制动控制单元内部电磁阀动作次数过高是导致EP2002制动控制单元故障率高的根本原因;电磁阀使用寿命预警值定在3800万次能够有效保证列车运营的安全性。提出优化控制逻辑、增加故障预警功能、Tc(带司机室的拖车)车与M(动车)车G阀对换作业、制动回路硬线整改多项合理化维护保养建议,并且优化了检修模式,可实现EP2002制动控制单元的预防维修。

地铁列车制动控制单元优化设计与试验研究

国产化地铁制动系统的部分零部件性能相比进口产品仍存在差距,提高性能是产品健康发展的必经之路。文中以降低制动控制单元故障率为目标,采用气路原理优化设计的方式提高产品稳定性,通过理论分析和试验研究的方法,对产品的可行性、可靠性和实用性进行充分验证,为同类产品的研究提供了新的解决思路和参考。

基于CAN FD总线的制动控制单元在线程序更新的研究与实现

制动控制单元是轨道交通车辆制动系统核心部件之一,近年来CAN FD总线在轨道交通车辆领域已逐渐开始应用,在此基础上,文章研究了基于CAN FD总线的制动控制单元在线程序更新方法。针对目前列车制动控制单元通过传统CAN总线更新程序存在耗时较长的问题,文章充分利用CAN FD总线传输数据量大和传输速率快的特点,提出了不同于传统CAN总线的列车制动控制单元在线更新程序方法,通过CAN FD通信实现应用程序的更新,达到对轨道交通车辆制动控制单元在线程序升级的目的。该方法重点关注通过CAN FD总线下载应用程序数据传输过程中的数据解析和校验方法,同时制定了基于CAN FD总线的制动控制单元更新程序Bootloader协议。试验结果表明,基于CAN FD总线的制动控制单元在线程序更新方法可提高更新程序一次通过率,明显缩短更新程序时间,满足现场制动控制单元维护需求。

中低速磁浮车辆制动系统选型研究

文章对在中低速磁浮列车上应用的气液转换制动系统和全液压制动系统分别进行了介绍,阐述了两种系统的组成、结构和工作原理,并通过对比分析两种系统的优缺点,提出中低速磁浮列车制动及供风系统的使用建议。

高速动车组制动过程的建模及跟踪控制

通过分析动力分散式高速动车组多动力单元制动过程中制动力和速度之间的关系,根据动车组制动过程中的运行数据和制动特性曲线,建立高速动车组制动过程多动力单元的分布式三阶自回归模型;采用多变量广义预测控制方法,实时生成各动力单元所需制动力,实现制动过程中对动车组各动力单元给定速度的跟踪控制。采用MATLAB软件和给出的建模方法以及跟踪控制方法,以CRH380A型高速动车组为例进行跟踪控制仿真。结果表明:由仿真计算得到的动力单元速度与其实际速度的最大正负误差之绝对值均小于2km·h^(-1),均方根误差小于1km·h^(-1),均满足高速动车组运行过程的速度误差要求,验证了所建模型的准确性;高速动车组在制动过程中各动力单元对给定速度跟踪控制的最大绝对误差仅为0.195 8km·h^(-1),大大优于传统的多变量比例积分微分控制方法,满足制动过程中对动车组运行安全、舒适和停靠准确的要求。

动车组电空制动协调控制优化研究

分析现有动车组电空制动控制系统中的制动力分配策略,针对动车与拖车电空制动力施加不均的问题,提出一种电空制动协调控制优化策略。采用动车电制动优先的控制原则,并根据载重反比分配拖车与动车所需施加的空气制动力。以CRH2型动车组中一动一拖为基本单元,利用Matlab/Simulink软件对列车在不同制动工况进行仿真,结果表明,基于载重反比分配制动力的电空制动协调优化控制策略可有效提高列车制动效率,减小动车与拖车的车轮踏面磨损。

基于高速开关阀理论模型的阀体流量估算方法研究

液压控制单元(HCU)是车辆制动系统的关键执行机构之一。利用液压控制单元对制动压力精确控制,是实现车辆电子稳定性控制等主动安全功能的基础。高速开关阀是液压控制单元的重要构件,通常运用脉冲宽度调制技术控制开关阀开度保持在开关位置之间,实现压力精确控制。为了深入研究高速开关阀的比例开度功能,基于开关阀的机械结构与电磁特性,建立了电磁阀的理论模型。对不同压力与阀芯开度下开关阀的流量进行了理论计算,并通过台架实验验证了理论模型的正确性,为制动压力精确控制提供了重要的理论支持。

汽车防抱死制动系统液压控制单元的建模与仿真

为改善汽车防抱死制动系统(ABS)整体性能,从ABS液压控制单元(HCU)的主缸、轮缸、增压阀、减压阀、蓄能器、电机以及回油泵等元件的工作原理及结构出发,建立了各元件的数学模型;基于MATLAB/Simulink仿真软件,结合电磁场分析、流场分析和实验辨识多种手段,得到模型中的未知参量,建立了各元件准确的仿真模型,进而构建HCU参数化仿真模型。通过对试验和HCU系统仿真结果进行对比,验证了所搭建的HCU系统仿真模型的准确性,为进一步建立ABS虚拟样机奠定了基础。

动车组制动过程多模型自适应PID控制

动车组制动性能受制动模式、运行环境、线路条件及乘务员操纵策略等因素影响,如何建立动车组制动过程的有效模型是实现动车组安全可靠制动的基础。基于CRH2系列380AL型动车组制动特性曲线和运行数据,采用数据驱动建模方法,建立多个局部线性模型来描述动车组制动过程动态特性。基于累计误差最小的切换策略在线选择最佳匹配模型,并采用模糊自适应PID算法调节车速和准确停车。仿真结果表明:所提出的方法具有较好制动性能,可确保动车组高效安全节能运行。