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原文传递城轨列车全电制动技术研究

论文题名：	城轨列车全电制动技术研究
关键词：	城轨列车;全电制动停车;制动力控制;速度检测
摘要：	随着世界经济的快速发展，城市人口以及机动车数量急剧增加，城轨列车作为城市轨道交通中的重要载运工具，因其自身载运量大，速度快，零阻塞等诸多优点受到人们的青睐。大多数城轨列车采用的是电空制动，但电制动和空气制动两者特性上的固有差异，导致电空制动存在闸片磨损、乘坐舒适度稍差以及制动能量浪费等问题。针对以上问题，采用全电制动停车技术可以较好地解决。本文在总结国内外全电制动停车研究与应用的基础上，主要围绕城轨列车全电制动的制动力控制以及可靠的速度检测等进行研究。　　本文对比现阶段城轨列车常用的电空制动停车技术对全电制动停车技术进行了阐述。围绕城轨列车全电制动需求分析展开，针对制动过程中的舒适度以及评价指标，设计了一种对应的减速冲动率控制方法。基于北京地铁十号线的实际情况，对实际列车进行纵向受力分析，推导了列车的动力学方程，建立了城轨列车负载模型并进行参数验证。　　研究了基于FOC的全电制动控制策略。根据异步电机稳态和动态的数学模型原理，进行了V/f恒压频比控制方法和FOC矢量控制方法的对比。详细分析了电压型转子定磁场间接矢量控制，采用了一种电压前馈解耦的控制策略，提高了低速下异步电机的控制性能。建立了全速度范围内城轨列车全电制动控制模型，模拟了再生制动和反接制动两种制动模式下不同控制方法下的影响，通过对比仿真结果验证了矢量控制FOC控制方法在城轨列车全电制控制过程中应用的优越性，提高了低速下电制动的控制性能。　　研究了速度传感器的机械结构、测速原理以及控制系统软件的实现方式，阐述了测速误差的产生原因以及对控制精度的影响。通过对速度传感器测速信号处理，提出了一套基于最小二乘法的有效速度曲线拟合方法，对最小二乘法拟合的阶次、采样区间长度以及预测计算点的影响进行了详细仿真实验。城轨列车制动系统属于大惯性系统且制动过程为一次函数，因此采用一阶函数进行拟合，由于DSP计算能力限制，采样区间长度不宜过长，根据实际工程系统整体的滞后情况，确定在合理范围内的预测计算点。提出了一种从脉冲数角度检测零速的方法，提高了城轨列车制动停车时的精度。实验验证了速度曲线拟合结果更贴近列车的实际速度，有效的提高了城轨列车全电制动的整体性能。　　基于地面实验平台，对文中提出的全电制动控制方法进行了实验验证。结果表明，论文采用的方法可以有效地实现城轨列车低速下的全电制动。
作者：	李亦民
专业：	电气工程
导师：	刁利军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文