赵科[1]2003年在《摆式列车倾摆控制维护系统的设计》文中研究指明我国是一个幅员辽阔、山区铁路众多的发展中国家，为了提高旅客列车的运行速度，在既有线路上开行摆式列车是一种行之有效的提速手段，适合我国国情。由于采用摆式列车具有在既有曲线线路提速的巨大优势，1999年铁道部立项批准了科技开发项目—“摆式列车倾摆控制系统的研制”，开始了我国第一列摆式列车的研制开发工作。 倾摆控制系统是摆式列车的核心部分，其可靠性对列车的安全运行至关重要。论文根据摆式列车倾摆控制系统的特点，研究设计了摆式列车倾摆控制维护系统，该系统能够为营运部门使用摆式列车提供可靠的维护手段，以保障摆式列车的正常运营。该系统对于加强客车安全程度和服务质量，提高车辆运用效率，减少维修时间都起到了积极的作用。 本文首先介绍了国内外摆式列车的研究和发展状况及其设备维护问题，介绍了正在研制中的摆式列车倾摆控制系统的结构及其工作原理，并对检测子系统、控制子系统、通信子系统和倾摆作动子系统及其工作原理做了详细的阐述。 其次结合我国摆式列车运用情况，分析系统的功能及任务，完成了摆式列车倾摆维护系统的硬件设计，并对硬件电路的工作原理及各个器件进行了详细的描述。在软件设计中，介绍了串口通信的基础知识，设计了单片机8031通信程序并给出了其程序流程图；接着介绍了在Visual Basic 6.0条件下串口通信的特点，设计了摆式列车倾摆控制系统维护软件。 最后，对该维护系统进行了试验研究。试验结果表明此系统运行性能良好，能满足摆式列车调试的要求，为今后摆式列车的运用打下了理论和试验基础。
赵科[2]2011年在《摆式列车倾摆控制维护系统设计》文中研究指明摆式列车是既有线路提速的一种有效措施,摆式列车的关键是倾摆控制系统,它是摆式列车安全运行的重要保障,该系统通过摆式列车主控计算机TMS320C40串行接口扩展设计实现与便携式PC机的通讯,倾摆控制维护软件采用VB6.0编写。
张济民[3]2004年在《基于神经网络的预测控制在摆式客车倾摆系统的应用研究》文中进行了进一步梳理摆式客车作为在既有铁路线特别是那些曲线较多的山区铁路上能较大幅度提高列车运行速度的车辆，其应用具有巨大的潜力。倾摆控制系统是摆式客车的核心部分，其可靠性对列车的安全运行至关重要，倾摆控制系统的可靠性直接关系到列车运行安全，而实时性不仅直接影响列车运行的安全性同时还关系着开发摆式列车的初衷：提高曲线通过速度及提高过曲线时旅客的舒适性。保障其高可靠性及实时性是摆式列车应用技术研究成败的关键，基于预测加速度信号的预测控制技术为提高控制系统的实时性开辟了一条新的途径。本文结合铁道部科技开发项目：“摆式列车倾摆控制系统的研制”，对摆式列车倾摆控制系统用预测的加速度信号进行预测控制进行了探索性研究。 摆式列车倾摆控制系统是一个复杂的、具有诸多不确定性及非线性因素的动态系统，当考虑这些因素时采用常规的线性控制方法很难达到有效的控制。神经网络作为一种新的方法和手段，已被广泛地应用于非线性系统的控制中，但在机车车辆的控制中的应用少有报道。本文在国内首次系统地将神经网络引入摆式列车倾摆控制系统中：用神经网络预测的加速度信号建立控制参考输入信号；非线性控制系统的辨识；神经网络预测控制与鲁棒控制相结合构成复合智能控制器以探索解决非线性系统的控制问题。从工程应用的角度深入研究了基于神经网络的预测、辨识及控制策略。 在分析计算摆式客车倾摆控制系统倾摆控制参考信号的各环节以及各环节的延迟时间基础上，用神经网络进行信号的预测，系统的辨识及预测控制方面的研究，研究成果的创新之处主要是： (1)对列车在线路上运行的横向加速度信号的测试数据进行软件滤波，对滤波后的加速度信号用多种方法进行预测研究，探索取代陀螺仪的滞后补偿作用的另一新的补偿方法。研究表明：在一定满意精度范围内，预测信号方法可以代替陀螺仪的补偿作用。 (2)考虑伺服电机及机械系统的非线性对车体倾摆的影响，主要考虑伺服电机的饱和非线性特性的影响，应用神经网络方法对具有非线性特性的系统输入输出数据进行辨识研究，建立摆式客车伺服系统神经网络非线性模型。 (3)利用预测横向加速度进行摆式客车的预测控制研究。对预测的横向加速度进行一定的处理，产生基于预测的摆式客车倾摆控制参考输入信号，西南交通大学博士研究生学位论文第IV页并对倾摆控制系统进行控制，解决摆式客车倾摆控制系统的非线性控制问题，可以不用陀螺仪而实现实时控制的目的，这样提高了控制系统的可靠性，节省购买陀螺仪的成本。 实验和研究结果表明，论文提出的基于预测加速度的摆式列车倾摆控制系统神经网络预测控制方法在理论上是可行的，在工程上也是可实现的。采用神经网络预测控制方法，为摆式客车控制系统指出了新的研究方向，论文的研究结果对摆式列车倾摆控制系统的设计具有理论指导意义。
李芾, 倪文波[4]2001年在《摆式列车倾摆控制系统研究》文中研究说明对摆式列车的工作原理和倾摆控制系统的各子系统——检测子系统、控制子系统、通信子系统、作动子系统的功能原理进行了详细阐述,并对我国正在研制的摆式列车的倾摆控制系统的进展情况进行了介绍。
张易红[5]2004年在《摆式电动车组受电弓倾摆系统研究》文中研究表明缩短旅行时间和提高舒适性是当今世界铁路的主要发展方向。我国幅员辽阔，有相当多的铁路处于山区，线路坡度大、曲线半径小，线路的曲线半径限制了列车速度的提高。采用摆式列车，可使列车以较高的速度通过曲线而不降低旅客的舒适性，可实现在既有线路上提速，是提高铁路与其它交通工具竞争能力的一种有效办法。 动力分散的牵引模式能有效减小轴重，更有利于摆式列车高速通过曲线，代表了摆式列车技术发展方向。对于摆式电动车组，带受电弓的车体倾摆时，车顶上的受电弓系统也必须作出相应的倾摆，才能保证受电弓与接触网的正常接触。电气化铁路的运输量大，运营成本低，对环境无污染，发展摆式电动车组在我国有着广阔的前景。而目前国内对摆式电动车组受电弓倾摆系统的研究尚未深入开展，严重制约了摆式电动车组技术的发展，因此对摆式电动车组受电弓倾摆系统的研究具有重要的理论和现实意义。 本文首先介绍了国外摆式电动车组受电弓倾摆系统的发展现状，以及摆式电动车组受电弓倾摆系统的结构及其工作原理，对国外摆式电动车组受电弓系统的倾摆控制模式、支承结构、摆动模式作了详细的分析。 从分析国外受电弓倾摆系统技术发展趋势出发，结合我国国情，提出符合我国实际需要的基于四连杆机构的被动式受电弓倾摆系统方案。在考虑车体倾摆和车辆限界要求的条件下，完成了受电弓倾摆系统的设计。 根据普通电力机车弓、网的空间位置关系，提出了摆式电动车组受电弓倾摆系统运动特性要求。优选出与车体倾摆机构相匹配的受电弓倾摆机构。对受电弓滑板中点的运动进行了分析。 最后，运用ADAMS软件，对基于四连杆机构的被动式受电弓倾摆系统进行建模，根据车体倾摆运动特性，对受电弓倾摆系统进行运动学仿真和动力学仿真，并完成了相应的优化。分析了受电弓倾摆机构各点的受力情况，并对受电弓倾摆系统对于车体及转向架可能带来的各种影响作出了分析研究。为受电弓倾摆机构的设计开发提供了依据。
刘彬彬[6]2010年在《铁道车辆曲线通过性能主动控制》文中指出曲线通过性能一直是铁道车辆动力学研究的重点和难点,是评价车辆性能的重要指标。铁道车辆在通过曲线时由于轮对没有处于径向位置,引起轮轨力、轮轨磨耗增大,能耗增加,脱轨的危险性、噪声增大等等一系列问题。为了解决这些问题,国内外专家学者作了大量的理论和试验研究,包括优化悬挂参数、改变轮轨型面等等,其中径向转向架和摆式列车是最具典型的两种解决方案。自从主动控制技术被引入到铁道车辆领域以来,备受关注,成了各国专家们的研究热点。本文将这种思想应用到改善车辆曲线通过性能上来,针对可控径向转向架和主动倾摆列车做了深入探讨和研究,并在此基础上提出了个人的新观点,做了一些新的尝试。文中首先概述了铁道车辆曲线通过研究背景及现状。而后,从主动控制的角度出发,以矢量控制、直接转矩控制和模糊控制为切入点对作动器的控制技术进行了系统的研究；在此基础上又对可控径向转向架和摆式列车倾摆机构的原理和性能做了深入分析,并提出实现方案——构架式径向转向架和直线电机式倾摆机构；最后,应用多体系统动力学分析软件SIMPACK建立摆式列车非线性动力学模型,应用动态仿真软件MATLAB/SIMULINK建立作动器控制系统模型,并运用联合仿真技术将两者结合起来,建立起摆式列车机电耦合系统控制模型。运用该模型对摆式列车动力学性能进行仿真分析,重点研究影响车辆动态曲线通过性能的各方面因素,并对传统模式的转向架和摆式列车与本文提出的新型模式进行对比研究,从而证实了可控径向转向架和摆式列车在动态曲线通过方面的优势和新型模式的可行性及优越性。通过本文证实,主动控制技术用于改善铁道车辆曲线通过性能是合理有效的,有着十分广阔的应用前景和研究价值。
胡骁樯[7]2018年在《基于SIMPACK和Simulink联合仿真的摆式动车组曲线通过性能研究》文中进行了进一步梳理我国铁路发展至今,经历了六次铁路大提速并开行了高速动车组,列车的运行速度已经有显着提高。尽管我国已经建成了2.5万km的高速铁路,但仍然有10.2万km的既有线铁路。特别在我国西部地区,山区铁路的小半径曲线较多,限制了列车运行速度的提高。根据国外的应用经验,摆式列车能显着提高列车的曲线通过速度,而不降低乘坐舒适性。在国外,摆式列车的新技术不断被研发,并应用于新的车型。国内从上世纪90年代开始进行摆式列车的相关研究,种种原因导致其未能在我国得到实际应用,但从未停止对摆式列车的研究。轮轨接触关系具有很强的非线性,轮轨间的受力状态比较复杂。摆式列车以较高速度通过曲线时,因倾摆机构的动作而使车体向曲线内侧倾摆,加剧了轮轨之间的受力情况,可能影响列车的动力学性能和旅客的乘坐舒适性。因此,本文将采用联合仿真的方法仿真研究车体倾摆对摆式车辆曲线通过性能的影响。论文首先介绍了摆式列车的提速原理,根据倾摆机构的结构,利用MATLAB软件编写了描述倾摆机构运动轨迹的程序,从而得到倾摆作动器行程与车体倾摆角之间的近似线性关系;然后根据倾摆机构的性能要求对作动器进行方案设计,采用Simulink研究倾摆作动器的性能,基于SIMPACK建立摆式车辆的动力学模型;最后采用SIMPACK/Simulink联合仿真的方法建立了倾摆机构和车辆动力学耦合的模型,基于此联合仿真模型重点研究了车体倾摆对摆式车辆曲线通过动力学性能和乘坐舒适性的影响,并研究了倾摆机构发生故障对摆式车辆曲线通过动力学性能和乘坐舒适性的影响,为今后的故障检测提供参考。研究结果表明,采用摆式列车可在确保乘坐舒适性的前提下,提高列车的曲线通过速度,且动力学性能满足要求;倾摆角速度对摆式车辆的动力学性能影响较小,仍有较好的乘坐舒适性;倾摆机构发生故障对动力学指标影响较小,但对乘坐舒适性影响较大,发生故障时需及时处理。
马广宇[8]2018年在《基于主动抗侧滚扭杆机构的高速客车车体倾摆研究》文中提出当前我国正处于高速铁路发展的关键时期,如何在既有高速线上进一步提升列车的运行速度是一个重要课题。采用摆式列车技术可以在不改变线路条件的情况下提升运行速度。摆式列车主要分为两种,一种是依靠离心力作用的被动摆,另一种是通过主动控制的主动摆。主动摆因其普适性被广泛运用。抗侧滚扭杆主动控制方式具有改造方便、空间占用小、质量较轻的优势,但是由于空气弹簧的限制,最大倾摆角度为4度。本文基于多体动力学理论,使用SIMPACK软件建立了高速客车动力学模型,模型中考虑一些非线性因素,并对一些非关键因素进行了简化,保证了计算的高效,使用MATLAB/SIMULINK软件对主动抗侧滚扭杆进行了机电耦合建模。考虑了时间滞后问题,使其能够提前作动。随后在高速客车通过曲线时对主动抗侧滚进行了受力分析,确定了车体倾摆角度与主动抗侧滚扭杆力矩的关系,通过控制系统改变车体倾摆角度并实时监控。最后确定了作动器行程、速度和作动力,在多种作动器类型中进行选型。运用SIMAT进行了摆式车体高速客车动力学的联合仿真,分析了主动抗侧滚扭杆摆式客车以不同倾摆角度通过曲线时的姿态、加速度和轮轨力,并且对比分析了普通客车与摆式客车以相同速度通过曲线时的曲线通过性能。结果表明摆式客车的未平衡离心加速符合预期要求,舒适性有所提高。摆式客车的脱轨系数和轮轴横向力与普通客车基本相同,轮重减载率指标要高于普通列车20%~30%。总体而言,摆式列车的动力学指标要差于普通列车。
张宇明[9]2002年在《摆式列车倾摆控制信号的实时检测与处理》文中研究说明我国的摆式列车研究已经进入工程化阶段，作为此项研究的一部分，检测系统的硬件配置及软件算法是其中的一个重要环节。本文的主要内容是研究检测系统中传感器的选型、故障检测与容错及相关的信号处理算法，为控制系统提供准确可靠的未平衡离心加速度信号和滤波延时补偿信号。 本文根据摆式列车线路试验的大量数据，分析了试验方案中传感器的性能，提出了传感器的选型和改进的方向。研究了传感器的故障检测和容错算法，论述了叁种针对单个传感器故障检测的方差算法，以及针对硬件冗余的并联和2／3(G)(叁取二)表决系统的容错算法，并详细论述了上述算法的推导及实现过程。设计了多种对加速度信号进行滤波的经典数字低通滤波器，通过对滤波器的性能分析和滤波结果比较，总结了滤波器的优化方向；讨论了基于梯度搜索的两种自适应滤波算法。分别设计了滤波法、小波去噪法和积分法来提取倾摆脉冲(滤波延时补偿信号)，论述了这叁种算法提取倾摆脉冲的原理，提出了一种鲁棒性好、适应性强的“高进低出”法来确定叁种提取倾摆脉冲算法中的门限值：最后用这叁种算法对一次线路试验的全部数据进行了处理，并比较了各种算法的特点。 本文中的所有算法都用线路试验实测数据进行了仿真，对优选出的的算法用标准C语言编制了相应的可移植到DSP系统上的程序，该程序已在专为摆式列车开发设计的DSP系统上运行通过，并且通过了线路试验的初步检验。
吴厚才[10]2003年在《基于CAN总线的摆式列车调试系统研究》文中提出运营摆式列车是在既有线路上提速的一种有效途径。目前，世界上许多国家已经相继投入摆式列车的正式运营。实践证明，具有经济性、舒适性及环境协调功能的摆式列车正在成为世界铁路客车发展的一个重要方向。 摆式列车应用对我国传统的列车管理、生产和运营模式提出了严峻的挑战。对于我国铁路运营部门来说，摆式列车是一种全新的高技术产品。如何能在我国推广使用并确保安全及高效运营是铁路部门面临的一个急需解决的重要问题。 确保车辆维修业务的高效化是提高运营效率的关键。而借助一套功能齐全、技术先进、方便实用的调试系统是确保维修业务高效化的强有力措施。对于作为高新技术的摆式列车来说，显得尤为重要。目前，由于国内没有成熟的倾摆控制技术，各大铁路工厂相继研制和生产的摆式列车，主要依靠从国外ESW公司成套引进倾摆控制系统。ESW公司设计的倾摆控制系统是通过CAN总线通信接口与列车控制系统相连。正是通过这个接口，完成两个系统间的信息传输，实现车体倾摆功能。因此，从实际应用出发，开发基于CAN总线技术的摆式列车调试系统是当务之急。 本文就是在这种背景下，根据我国摆式列车开发、生产和运用的现状，进行基于CAN总线技术的摆式列车调试系统的研究。 通过分析国内正在研制的倾摆控制网络的特点，详细并深入的研究基于ESW公司技术的摆式列车倾摆控制系统的原理、结构和功能特性。借鉴国外先进经验，了解国内市场状况，提出了基于CAN总线技术的摆式列车调试系统的设计方案。并采用TI公司最新的高集成度的TMS320LF2407 DSP芯片技术，确保调试系统的技术先进、功能齐备、实用可靠。 本文的研究将会为我国摆式列车维修业务工作提供强有力的调试系统，大力提高运营效率，积极推动我国铁路运输事业的发展。
参考文献：
[1]. 摆式列车倾摆控制维护系统的设计[D]. 赵科. 西南交通大学. 2003
[2]. 摆式列车倾摆控制维护系统设计[J]. 赵科. 机电工程技术. 2011
[3]. 基于神经网络的预测控制在摆式客车倾摆系统的应用研究[D]. 张济民. 西南交通大学. 2004
[4]. 摆式列车倾摆控制系统研究[J]. 李芾, 倪文波. 中国铁路. 2001
[5]. 摆式电动车组受电弓倾摆系统研究[D]. 张易红. 西南交通大学. 2004
[6]. 铁道车辆曲线通过性能主动控制[D]. 刘彬彬. 西南交通大学. 2010
[7]. 基于SIMPACK和Simulink联合仿真的摆式动车组曲线通过性能研究[D]. 胡骁樯. 西南交通大学. 2018
[8]. 基于主动抗侧滚扭杆机构的高速客车车体倾摆研究[D]. 马广宇. 西南交通大学. 2018
[9]. 摆式列车倾摆控制信号的实时检测与处理[D]. 张宇明. 西南交通大学. 2002
[10]. 基于CAN总线的摆式列车调试系统研究[D]. 吴厚才. 西南交通大学. 2003