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重载机车多轴协调粘着控制的研究
| 论文题名： | 重载机车多轴协调粘着控制的研究 |
| 关键词： | 重载机车;粘着控制;牵引功率;动力学模型 |
| 摘要： | 随着我国改革开放的不断深入，铁路运输在交通运输中占有越来越重要的地位。为了提高货运效率，铁路部门不断研发更高牵引功率的电力机车，而大牵引功率的有效利用，依赖于轮轨间的粘着。为了防止机车的空转和滑行，提高粘着利用率，重载机车必须安装粘着控制系统，其是牵引控制系统的核心组成之一。目前，针对粘着控制的研究主要以提高单轴的粘着控制性能为目的，每个动轴都尝试运行在其最优粘着点附近，尽量发挥最大的牵引功率。这忽视了机车作为整体的特性，当机车某一轴空转后，会影响到其他轴，进而降低整车的粘着利用。因此本文从机车的整体特性出发，在考虑多轴协调的基础上研究粘着控制方法，对于提高整车的粘着利用具有重要的理论和工程实践意义。 首先，设计了一种基于多轴协调的多层分布式粘着控制方法。将粘着控制分为上、中、下三层，上层为转矩分配层，根据机车轴重转移量调整各轮对牵引转矩;中层为轴间协调层，通过轴间协调，减少了机车整体的空转次数，提高了机车整体的粘着利用率;下层为粘着控制层，实现了机车主控轴与从动轴的粘着控制。 其次，分别设计了主控轴与从动轴的粘着控制方法。在一般情况下，第一轴是最容易发生空转的轴，将机车第一轴作为主控轴，其余轴作为从动轴，在粘着控制的过程中，主控轴不断寻找当前轨面下的最大粘着系数，从动轴根据主控轴所寻找的最大粘着系数调整牵引转矩。 然后，实现了一种重载机车动态轴重转移补偿方法。通常重载机车考虑的是轴重转移的静态补偿，而实际机车在运行的过程中，牵引力越大轴重转移会越严重，减载轴也就越容易发生空转，从而影响了整车牵引力的利用。因此，考虑到机车轴重影响到可利用最大粘着力的问题，在干燥轨面下，根据轴重的比例分配给定转矩，对动态轴重转移进行补偿;在低粘着情况下，结合主控轴与从动轴的不同特点，调整转矩分配方法，实现了机车动态轴重转移补偿，提高了低粘着情况下，各轴的粘着利用率。 最后，建立了包括重载机车多体动力学模型、粘着控制系统、电气系统的粘着控制仿真平台。由于简单机车动力学模型比较简单，一般适用于对粘着控制方法逻辑的验证，难以模拟机车运行的轴间关系，无法用于多轴协调的粘着控制研究。故本文在SIMPACK环境下建立了机车多体动力学模型，基于O.Ploach轮轨模型设置了不同情况下的轮轨关系模型，在Matlab/Simulink环境下分别建立电力牵引传动系统模型和粘着控制模型。通过该仿真平台，完成了多轴协调粘着控制方法的仿真分析。 |
| 作者： | 张思宇 |
| 专业： | 轨道交通电气化与信息技术 |
| 导师： | 黄景春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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