速度200 km/h动力集中动车组动力车牵引动力配置研究

速度200 km/h客货共线铁路开行动力集中动车组有较强的技术经济性。根据200 km/h客货共线特点对担当牵引动力的200 km/h动力车,通过分析国内外高速客运机车、动力集中动车组动力车现状,从轴重、轴式、黏着利用等关键约束条件进行了适应性和对比分析,提出了200 km/h动力车牵引动力配置建议。

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。

基于以太网技术的动力集中动车组一体化列车网络控制系统方案

为满足中国国家铁路集团有限公司运输及经营发展要求,进一步提高铁路运输服务品质,利用既有运输资源和机、客车的检修资源,结合既有动力集中动车组网络系统方案,提出了基于以太网技术的动力集中动车组一体化列车网络控制系统方案。该方案充分发挥以太网带宽高、速率快、组网灵活的技术优势,采用列车级和车辆级两级网络统一控制网、维护网和监测网,简化列车网络结构,实现多网络、多业务数据的融合。通过失效分析和可靠性分析论证了该方案的可行性,对比既有动力集中动车组的网络方案,分析了以太网一体化方案的技术优势,给出了技术升级方向。提出了以太网网络系统的网络安全防护策略。

一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

基于门控循环单元的动车组制动盘温度模型构建与预测研究

文中提出了一种基于人工神经网络的动车组制动盘温度预测模型。该模型利用门控循环单元获取参数的时序特征,预测高速动车组紧急制动过程中制动盘温度变化。以某动车组制动运行试验的实测数据进行模型训练,预测不同初速度制动工况下制动盘温度变化情况。同时将预测结果与其他3种人工神经网络模型进行比较。结果表明,基于门控循环单元的制动盘温度预测模型效果显著,能有效提取数据特征,为制动盘温度预测提供了一种新的思路。

基于监督机器学习算法的动车组PHM预警核验方法研究

为提高故障预测与健康管理PHM模型预警的准确率以有效支撑动车组现场处置工作,在系统或模型报出诊断结果后,模型研发或运用单位等通常需要投入大量人力和精力对预警结果进行人工核验才能更为准确、有效地指导现场工作,效率较低,影响生产组织。为此,研究提出采用K最近邻和卷积神经网络等两种监督机器学习算法对PHM预警结果进行自动核验,并选取某型动车组牵引系统温度类PHM预警模型对算法进行了测试和验证。结果表明,该算法检验的准确率等指标较为理想,可以在一定程度上代替人工核验,提高模型结果的可用性。

内电双源机车主电路拓扑结构及牵引性能研究

内电双源机车可有效解决电气化与非电气化线路的跨线衔接问题、优化铁路网结构、提升运输效率和节约运营成本。文中分别从牵引系统和辅助系统两个方面对不同主电路拓扑方案进行对比,基于主电路拓扑结构提出了内燃模式下的牵引特性,对牵引能力进行仿真计算分析,并以实际线路为例进行仿真验证,为我国内电双源机车的研制提供理论参考。

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。

内燃机车救援制动不可用动车组限速优化研究

目前内燃机车救援无制动能力动车组时按限速5 km/h运行,对救援效率带来较大影响。为了优化救援限速,梳理了内燃机车救援无制动能力动车组的各项限制因素,着重对救援机车的制动能力进行了理论计算、台架试验和实车试验,并调研了东风型内燃机车电阻制动工作原理和运用情况,论证了内燃机车电阻制动对救援限速优化的必要性和重要性,提出需加强热备内燃机车电阻制动检修,确保其可用性和稳定性。

基于加速寿命试验的动车组牵引系统接触器寿命预测研究

文中提出了一种基于健康指标的动车组牵引系统接触器寿命预测方法,将寿命预测结果和状态修进行了关联。首先调研与分析接触器的工作原理获取其电气性能参数;其次搭建加速电寿命试验环境进行接触器相关参数的采集,利用Fisher方法分析选择特征参数;再次将优选的特征参数通过数值模型构建为健康指标,并确定健康状态等级和阈值;最后采用BP神经网络建立了基于健康指标的接触器剩余使用寿命的数据驱动模型。验证结果表明,所述方法能够有效地预测接触器的剩余使用寿命。

国外新型高速动车组技术现状与发展趋势

在技术创新和需求提升的双重驱动下,铁路行业特别是移动装备领域呈现出新的发展趋势。高速铁路是铁路行业技术发展水平的综合体现,将在综合考虑节能环保、安全舒适、经济性的前提下,追求速度的进一步提升。基于典型国家新型高速动车组技术特点,对高速铁路移动装备技术发展趋势进行研究,并结合当前我国铁路发展实际需求,提出高速动车组关键技术研究建议,为轨道交通行业研发工作提供参考。

HX_N6型大功率混合动力内燃机车传动控制

为适应绿色、节能、环保的轨道交通运输要求,开发了HX_N6大功率混合动力内燃机车,对该机车交流传动控制系统传动控制单元硬件架构及各项控制功能进行了详细阐述。型式试验和现场运用结果表明,该控制系统具有优良的控制性能。

城轨车辆牵引系统电磁发射机理分析与滤波研究

城轨车辆牵引系统采用脉宽调制控制,具有高电压、大电流、脉冲干扰特性,作为主要的电磁干扰源之一,对列车系统的电磁兼容性产生重要影响;文章根据车辆系统设计,结合电磁干扰电流流通路径,分析牵引逆变系统主要电磁发射回路;通过建立高频干扰电流简化计算模型,研究减小牵引系统电磁发射的滤波参数设计方法,仿真对比各种滤波方案的抑制效果;最后,通过列车对外辐射发射测试验证优化方法的有效性。

动车组牵引与辅助供电的综合直流系统

以"复兴号"为代表的动车组装备的批量运用,标志着我国动车组技术已达到世界先进水平。铁路运营商对列车持续提出更高需求,包括智能化、节能高效和应急走行等;同时以碳化硅器件为代表的第三代半导体器件日渐成熟,渗透率不断提升。在新需求和新器件的双重背景下,对既有变流装置进行单点优化改造虽可行,但牵引系统和辅助供电系统的全局优化空间有限,在充分发挥碳化硅器件优势方面尤其捉襟见肘。从电能利用的本质和列车的原始需求出发,重新审视列车既有的牵引系统和辅助供电系统,提出一种面向未来动车组的综合直流系统。该系统由3级直流母线即高压、中压和低压直流母线构成主干网,牵引变压器和四象限整流器、牵引逆变器、辅助变流器、蓄电池充电机、储能装置以及其他各种类型电气设备都作为电源或负载接入各等级直流母线。动车组牵引与辅助供电的综合直流系统具备诸多优点,包括显著提升系统灵活性、更高效和便利储能设备接入等。充分发挥新一代碳化硅器件的优势,是一种融合牵引系统和辅助供电系统的统一平台。

HX_N6型大功率混合动力机车电传动及控制系统

HX_N6型机车是为我国铁路研制的大功率交流传动混合动力内燃机车,也是目前全世界功率最大的混合动力内燃机车。机车采用了大容量磷酸铁锂电池作为动力电池,与柴油机联合提供动力,采用新型主辅传动一体化电路及控制技术。文章对HX_N6机车牵引主传动系统、微机网络控制系统、辅助传动系统等的构成和技术特点进行了详细介绍。机车在试验及应用考核过程中表现出了卓越的节能减排性能。

神华号HXD1型电力机车的新型自动过分相控制

针对神朔铁路的供电分相区多数处于长大坡道,电力机车传统过分相方式存在速度损失大和通过分相区时间过长等问题,电子开关过分相作为一种新型的带电过分相技术,首次在神朔铁路得到了应用。为适应电子开关快速换相,神华号电力机车的控制方式进行了相应的优化,在重载试验中,列车牵引、制动、惰行等工况均能实现带电、快速无故障通过电分相区。试验结果表明,神华号电力机车能适应基于电子开关的带电自动过分相的方式,速度几乎无损失,提高了重载铁路的运输能力。

高速动车组四象限双闭环控制参数设计与稳定性分析

动车组牵引四象限变流器输出直流电压存在二倍工频波动、四象限电流含有较多等效开关频率的纹波,对电压和电流检测时常采用硬件滤波电路或数字滤波器进行信号调理,但滤波参数设计不合理会导致控制系统不稳定。为提高400 km/h高速动车组四象限变流器控制稳定性,首先介绍四象限变流器"电压-电流"双闭环控制参数设计原则;其次重点分析电压、电流采样通道叠加滤波环节对闭环控制稳定性的影响,揭示双闭环系统稳定的条件;最后,基于400 km/h高速动车组的仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性。

HX_N6型大功率混合动力内燃机车牵引变流器

重点阐述了HX_N6型大功率混合动力内燃机车牵引变流器的研制背景以及主电路、工作原理、性能参数和技术特点,并对该牵引变流器的关键器件、冷却系统进行选型设计。地面试验和装车考核证明,该牵引变流器完全能够满足整车的性能要求。

350 km/h中国标准动车组辅助变流器并网控制研究

350 km/h中国标准动车组辅助变流器采用无互联线并网技术,提升辅助供电冗余能力。辅助变流器采用PQ下垂控制,以三相同步坐标变换的方式实现对供电母线电压的锁相,以有功功率实现对辅助变流器输出频率控制、无功功率实现对辅助变流器输出电压幅值控制的方式实现并网均流控制。该控制策略在350 km/h中国标准动车组上进行了实车试验,试验结果表明:350 km/h中国标准动车组辅助变流器并网控制效果良好,在动车组辅助变流器启动、投切、负载变化过程中,动态响应快,均流效果好,满足动车组运行的要求。

动车组蓄电池供电的应急牵引和应急空调制冷系统

为了使动车组在出现弓网故障时能尽快驶离故障区域,或在故障区域等待救援时动车组空调能够继续工作,以提高乘客的舒适度,降低乘客的不满意度,提出一种采用动车组蓄电池供电来解决应急牵引或空调应急工作的系统及控制方法。该方法可以实现在任何一个线路区间发生供电故障时,车辆具备应急自走行功能,并且空调还能部分正常工作。试验表明,在同时发生应急牵引和空调应急工作的工况下,动车组最少可应急行驶20 km,能极大提高突发事件的处置效率。