动车组电_空制动力协调分配及控制方法研究.pdf

《动车组电_空制动力协调分配及控制方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级1动车组电/空制动力协调分配及控制方法研究研究生姓名：殷晓飞指导教师姓名、职称：张昌凡教授学科专业：电气工程研究方向：复杂机电系统的信息集成和协调控制湖南工业大学二○一八年六月十三日摘要动车组作为轨道交通的主要载体，制动效果的优劣直接关乎着列车安全性能。各节车厢制动力的发挥往往受到粘着力的约束，影响着电/空制动力在各节车厢间的协调分配。另一方面，各节车厢制动力的差异引起各自运动状态的不同，制动过程中各节车厢速度和位移需保持协同一致。然而，动车组较高的速度、复杂多变的运行环境及轮轨间粘着状态的不确定性，造

2、成轮轨间粘着力呈现非线性的特性难以获取；各节车厢相互耦合、相邻两节车厢制动过程中始终保持安全距离，现有的方法难以达到理想的控制效果。为此，本文通过对现有制动力分配及控制方法分析，对动车组电/空制动力协调分配方法展开研究。本文的主要研究内容如下：针对制动力大于最大粘着力约束导致滑行问题，提出了最大粘着力约束的制动力分配优化控制方法。该方法在分析动车组制动系统的基础上，获取各节车厢的最大粘着力。然后，通过设计电制动优先控制分配方法，实现动车和拖车分别应施加总的制动力大小。最后，依据最大粘着力正比例再分配动车和拖车总的

3、制动力，获得各节车厢应施加的制动力的大小。仿真结果表明，在制动过程中各节车厢具有较好的制动效果。针对动车组制动过程中因轴重转移导致车轮在轨面滑行并加速轮轨磨损的问题，提出了考虑轴重转移的制动力动态分配方法。通过建立单节车厢受力模型，计算各节车厢当前轨面状态下的粘着力。在电制动优先的控制策略下，考虑列车施加的制动力受粘着力约束，可得动车、拖车分别应施加总的制动力大小。各节车厢按照粘着力的正比例关系在对制动力再分配。通过仿真验证了该方法的可靠性。针对动车组制动过程中因各节车厢运动状态的不同导致车间挤压冲撞的问题，提出

4、了基于一致性理论的分布式协同制动控制方法。首先，对控制系统进行分析设计分布式协同控制器，保证各节列车位移和速度达到同步、一致的运动状态并趋于稳定。然后，根据Lyapunov稳定性判据证明系统的稳定性。仿真结果表明，该法具有较好的有效性和稳定性，各节车厢在制动区间内达到设计的控制目标。关键词：动车组；电/空制动力；协调分配；控制方法IABSTRACTAsthemaincarrierofrailtransit,theeffectivenessofbrakingisdirectlyrelatedtothesafetyp

5、erformanceoftrains.Theexertionofbrakingforceineachcompartmentisoftenconstrainedbyadhesiveforce,whichaffectsthecoordinateddistributionofelectric/pneumaticpowerbetweenvariouscarriages.Theexertionofbrakingforceineachcompartmentisoftenconstrainedbyadhesiveforce,w

6、hichaffectsthecoordinateddistributionofelectric/pneumaticpowerbetweenvariouscarriages.Ontheotherhand,thedifferenceofbrakingforceofeachcompartmentcausesthedifferenceoftheirstateofmotion.Thespeedanddisplacementofeachcompartmentshouldbekeptconsistentduringbrakin

7、g.However,thehighspeed,complexandchangeableoperatingenvironmentandtheuncertaintyoftheadhesionstatebetweenthewheelandrailoftheEMU，andthenonlinearcharacteristicsoftheadhesiveforcebetweenthewheelsandtherailmakeitdifficulttoobtain.Eachcompartmentiscoupledtoeachot

8、her,andthetwoadjacentcarsalwayskeepsafedistanceduringbraking.Theexistingmethodisdifficulttoachievethedesiredcontroleffect.Therefore,throughtheanalysisoftheexistingbrakingforcedistribution