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原文传递 100%低地板轻轨车关键技术研究与装备集成

论文题名：	100%低地板轻轨车关键技术研究与装备集成
关键词：	低地板轻轨车;车体;黏着利用;网络监控;牵引控制;有限元分析
摘要：	本文基于我国研制的首列具有完全自主知识产权的100％低地板轻轨车,对铝合金轻量化车体、独立轮黏着利用、基于网络的故障诊断、基于新型微机系统的牵引控制等关键点进行了深入的理论分析，开展了以下研究工作: 　　根据低地板车的特点，采用模块设计理念和铝合金整体承载结构，实现了整车的模块化设计和轻量化，整车减重2吨多。借助ANSYS软件对铝合金车体进行了建模和有限元强度分析，分析结果表明，开发研制出的板梁结构铝合金车体，完全满足车辆的轻量化和整体强度要求。　　针对低地板车两侧独立轮对由于缺乏传统的机械耦合作用而更容易发生擦轮的现象，深入分析了传统防滑/防空转策略的不足，提出了一种基于全维状态观测器的黏着利用优化控制方法，进行了多工况下的实例仿真和现场动调试验，验证了所提出的黏着利用优化控制方法可快速搜索到当前路况的黏着峰值点，实现了100％低地板车电力牵引系统的最佳黏着利用。　　基于100％低地板车网络需求，从开放式系统互联(Open SystemsInterconnection, OSI)多重模型出发分析了CANOpen总线作为100％低地板车车载网络的可行性，给出了基于调度的数据传输率优化原则;从CANOpen的网络动态实时传输出发，研究了基于事件系统(Event Systems，ES)推理和数据特征层及决策层融合的100％低地板车的设备级与整车级故障诊断方法;结合网络传输和故障诊断，依托多代理系统(Multi-agent system，MAS)设计架构研究了100％低地板车的设备级与整车级动态维护维修方法，基于着色Petri网(Colored Petri Nets，CPN)模型给出了维护维修对象元件的动态确定方法并给出了维护维修过程的置信度。　　面向100％低地板车电力牵引系统的控制需求，提出了双DSP+FPGA的系统架构模式，充分发挥了DSP和FPGA在数字信号处理及并行处理方面的性能优势，并基于分层控制技术设计软件功能，为实现高质量的牵引控制提供了完善的解决思路。以此为硬件基础，实现了异步SVM、同步SVM、优化同步SHEPWM及方波相结合的多模式脉宽调制策略，通过矢量控制和标量控制相结合的模式，实现了100％低地板车全速度范围内的牵引电机高性能控制。　　通过整车关键技术的深入研究和关键装备的集成，实现了完全自主创新。开发研制出牵引变流系统及网络监控与故障诊断软件，基于地面节能型牵引传动试验系统及现场大量试验。目前，论文所研制的100％低地板车已经完成了所有型式试验和线路运行考核试验，完成了5000多公里的中试里程，已经正式上线试运行，通过试验波形及数据的分析、计算，对论文所述的关键技术逐一进行了验证，说明了论文所研究的关键控制技术及装备的可行性、可靠性和适用性。
作者：	赵明花
专业：	载运工具运用工程
导师：	顾国彪
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文