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重载列车纵向冲动影响因素与操纵方式优化
| 论文题名： | 重载列车纵向冲动影响因素与操纵方式优化 |
| 关键词： | 重载列车;纵向冲动模型;多体动力学仿真模型;操纵方式优化;模糊控制算法 |
| 摘要： | 与空运相比较，海运、公路运输和铁路运输具有环保、成本低、运量大、受气候变化影响小的优势，其中重载运输对国家经济的安全运行发挥着极为关键的作用。例如，我国的大秦线、瓦日线等重载铁路线是我国的能源运输大通道，尤其在在2008年南方冰冻灾害与2021年全国范围低温天气期间，将山西、内蒙古的煤炭源源不断的运往全国各地，保障了国家经济的持续发展与社会的稳定。但是，随着轴重增大和编组数量增加，重载列车的纵向冲动会显著增大，从而引发断钩、脱轨等事故。因此，需要研究清楚以下问题：影响重载列车的纵向冲动的因素有哪些；在安全运行的前提下，如何优化列车的操纵方式，使列车可以准时到达；ECP（电控空气制动）技术大幅提高了列车的制动波速，该技术在重载列车的应用前景如何。 首先，根据列车纵向动力学理论，建立了重载列车纵向动力学模型，并在UM软件环境下构建了多体动力学仿真模型。通过对比仿真分析数据与试验数据，误差在非常小的范围内，证明了列车多体动力学模型的正确性。 其次，以最大车钩力为评判标准，使用理论分析与仿真分析方法对重载列车在启动、制动、缓解三种工况下的纵向冲动性能进行了研究。结论显示，启动时，操作越平稳，列车纵向冲动越小；制动时，线路坡度、制动波速、制动初速度、减压量、Loctrol时延等因素及其不同水平组合对列车的纵向冲动性能有不同的影响；缓解时，缓解初速度越大，纵向冲动越小。 然后，根据重载列车在长大下坡道循环制动的技术要求，选择大秦线K275-K325运行区间，使用模糊控制算法得到重载列车的操纵运行图，将仿真运行时间与实际运行时间进行对比，实际运行时间为3200s，仿真运行时间为3150s，误差1.6%。此时，列车纵向冲动最大拉钩力687kN，最大压钩力-890kN，满足列车纵向冲动时车钩力安全要求，说明该模糊控制算法正确，为重载列车操纵方式的优化研究提供了一种思路。 最后，建立了嵌入电控空气制动(ECP)系统的优化的重载列车模型，研究了ECP技术对列车纵向冲动性能的影响，结果表明采用ECP系统可以大幅度降低列车纵向冲动水平，为将来我国发展更大轴重、更长编组重载列车提供了思路。 |
| 作者： | 郭文彦 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 武福 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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