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基于虚拟样机与轨面辨识的电力机车粘着控制研究
| 论文题名： | 基于虚拟样机与轨面辨识的电力机车粘着控制研究 |
| 关键词： | 电力机车;粘着控制;虚拟样机;轨面辨识 |
| 摘要： | 随着国家铁路朝着高速、重载的方向发展，高速、重载要求机车能够充分发挥牵引功率，进而获得更大的平均牵引力。而机车牵引功率的发挥依赖于轮轨间的粘着力，在最大限度发挥机车牵引功率的同时不能破坏轮轨间的粘着状态。同时粘着的优化利用可以保证列车的安全运行，提高旅客乘坐的舒适性，因此机车粘着控制系统的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 目前国内外较常用的是再粘着控制和优化粘着控制研究，这些研究往往是根据列车动力学和数学推导，总结出简单的单轮对物理模型。由于电力机车是一个复杂的机电系统，这种简单的物理模型不能表征列车运行的动态过程，也不能真实全面的反应列车运行过程中的轨面条件变化。现场实车试验能够真实反应列车运行的各种状态，但实车试验周期长、成本高、难以模拟极限工况，这些缺点的存在使得实车试验有很大局限性。 本文利用多体动力学软件搭建了轴重为23t完整的重载机车虚拟样机模型，配合MATLAB搭建了完整的牵引传动系统模型和构建了基于轨面辨识的粘着控制系统，在MATLAB软件上实现了逆变器和牵引电机矢量控制控制模块、粘着控制模块，将虚拟样机模型和牵引传动粘着控制系统结合搭建了联合仿真平台，能够较真实全面的反应机车动态运行。 为实现对复杂粘着特性的仿真，在SIMPACK软件中利用User Routines模块Fortran语言编程实现，扩展了SIMPACK软件中轮轨间粘着力计算方法。此方法可以根据实际研究的需要同时结合试验数据仿真复杂轨面状态的变化。为了改善传统粘着控制系统应对空转时盲目的调整电机转矩，本文利用基于模糊理论的轨面辨识模块实时辨识出当前轨面的最大粘着系数，设计了一种基于轨面辨识的粘着控制方法，实现了轮轨间粘着力的充分利用。 最后为验证平台的可行性和正确性，利用联合仿真平台对列车在6‰、10‰长大坡道的通过能力和轴重转移进行了仿真，还将基于轨面辨识的粘着控制系统加载在牵引传动系统中进行复杂轨面的切换仿真。实现了考虑粘着利用的机车牵引计算仿真，为机车运行在特殊工况下（长大坡道、潮湿路面）的牵引验算提供了仿真校验。仿真分析了本文设计的粘着控制方法，结果表明该联合仿真平台是可行的，能够真实反应机车运行的动态响应，并且验证了基于轨面辨识的粘着控制系统的正确性。 |
| 作者： | 唐守乾 |
| 专业： | 电气工程 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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