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基于滑模观测器的半主动悬架滑模容错控制
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作者 何静 黄健涛 贾林 《湖南工业大学学报》 2025年第4期48-56,共9页
针对高速列车半主动悬架系统的执行器部件容易产生故障问题,提出了一种基于观测器的积分滑模容错控制方法。首先,构建了考虑执行器故障的高速列车非线性动力学模型,再对系统状态方程进行降阶处理,设计了滑模观测器对执行器故障值进行实... 针对高速列车半主动悬架系统的执行器部件容易产生故障问题,提出了一种基于观测器的积分滑模容错控制方法。首先,构建了考虑执行器故障的高速列车非线性动力学模型,再对系统状态方程进行降阶处理,设计了滑模观测器对执行器故障值进行实时估计,得出故障表达式;然后,以列车位移偏差为反馈信号设计了相应的积分滑模容错控制器,计算得出保持悬架稳定的输出阻尼力,结合李雅谱诺夫稳定性理论对滑模容错控制器稳定性进行分析;最后,通过仿真及实验验证所设计观测器的跟踪精度在故障发生后0.5 s内达93%左右,且与传统PID控制算法对比,ICSMC控制算法能使各状态变量更快稳定至零域附近,保证列车以稳定的姿态运行。 展开更多
关键词 高速列车 姿态控制 执行器乘性故障 滑模观测器 积分滑模控制器
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基于联合仿真模型的电力机车曲线黏着利用研究 被引量:1
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作者 孙林平 杨忠良 +2 位作者 马卫华 罗世辉 王波 《铁道学报》 北大核心 2025年第8期36-44,共9页
黏着是摩擦的表现形式之一,是轮轨传递牵引力的基本前提。为了分析机车车辆在曲线运行时的黏着利用问题,建立机车车辆-黏着控制的联合仿真模型。理论阐释机车曲线通过时的“曲线黏降”现象,通过联合仿真模型对机车曲线黏着利用展开定性... 黏着是摩擦的表现形式之一,是轮轨传递牵引力的基本前提。为了分析机车车辆在曲线运行时的黏着利用问题,建立机车车辆-黏着控制的联合仿真模型。理论阐释机车曲线通过时的“曲线黏降”现象,通过联合仿真模型对机车曲线黏着利用展开定性分析,分析曲线半径、蠕滑率阈值、曲线通过速度、曲线超高、坡道等对曲线黏着利用的影响。研究结果表明:启动工况下,导向轮对内轮的黏着利用率始终高于外轮,曲线半径(R<900 m)对黏着利用影响较为明显,黏着控制中蠕滑率阈值的增加会提升黏着利用率;曲线通过工况时,速度对黏着利用的影响在大曲线半径(R=1200 m)、小曲线半径(R=300 m)上差异较大,曲线超高对内、外轮黏着利用的影响刚好相反,上坡道曲线牵引时黏着利用则会进一步下降。 展开更多
关键词 联合仿真模型 电力机车 黏着控制 黏着利用 蠕滑率阈值
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车轮扁疤对工矿机车系统动态响应特性研究
3
作者 张巧 王志晓 魏晓娅 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第5期360-365,372,共7页
车轮扁疤的存在将在轮轨接触面产生较大的冲击力,进而影响工矿机车及基础设施的疲劳故障。基于此,本研究建立了电气传动子系统和机械传动子系统的机车-轨道耦合动力学模型,分析了在不同尺寸车轮扁疤作用下工矿机车各部件的动态响应和牵... 车轮扁疤的存在将在轮轨接触面产生较大的冲击力,进而影响工矿机车及基础设施的疲劳故障。基于此,本研究建立了电气传动子系统和机械传动子系统的机车-轨道耦合动力学模型,分析了在不同尺寸车轮扁疤作用下工矿机车各部件的动态响应和牵引电机的电流信号。结果表明,车轮扁疤将增加轮轨接触力的垂向振动加速度,但当机车车轮扁疤的长度较小时,其对其他组件的振动加速度几乎没有影响,通过对牵引电机电流的频谱分析可以检测到车轮扁疤的影响,有助于及时诊断车轮扁疤故障的存在。 展开更多
关键词 车轮扁疤 机电耦合模型 动态响应特性 频谱分析
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基于模型系统工程的旅客信息系统正向设计
4
作者 陈光东 刘潇潇 《科技与创新》 2025年第1期111-113,共3页
对于动车组旅客信息系统(Passenger Information System,PIS)设计,传统文档驱动对功能、数据、关系的描述异常烦琐,增大了系统设计的协调工作量。因此,本研究采纳了基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering,MBSE)技术,通过... 对于动车组旅客信息系统(Passenger Information System,PIS)设计,传统文档驱动对功能、数据、关系的描述异常烦琐,增大了系统设计的协调工作量。因此,本研究采纳了基于模型的系统工程(Model-Based Systems Engineering,MBSE)技术,通过创建动车组PIS系统的需求、功能和架构模型来实现系统设计,最后采用三维软件研究广播对旅客听觉舒适度的影响,验证结果是否满足设计需求,形成设计闭环。 展开更多
关键词 基于模型的系统工程 PIS系统 性能场景验证 声衰减
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考虑液体纵向冲动的货运机车自动驾驶系统研究
5
作者 滕泽旭 车军 刘康林 《科技与创新》 2025年第1期102-104,共3页
针对货运列车运载罐车在停车制动时产生的液体冲击导致的列车冲动、监控仪卸载等问题,以HXD1C牵引3编组GQ70罐车进行动力学建模,并对3编组GQ70罐车进行COMSOL建模,分析其液体冲击力,在此基础上借助模糊PID控制器实现对速度误差和速度变... 针对货运列车运载罐车在停车制动时产生的液体冲击导致的列车冲动、监控仪卸载等问题,以HXD1C牵引3编组GQ70罐车进行动力学建模,并对3编组GQ70罐车进行COMSOL建模,分析其液体冲击力,在此基础上借助模糊PID控制器实现对速度误差和速度变化率的控制。选用兰新铁路某站实际站线进行仿真研究,结果表明,在将制动过程中产生的液体冲击力考虑在内并进行合理分析和模糊PID控制后,货运机车自动驾驶系统可以操控机车实现安全、精准及平稳停车。 展开更多
关键词 自动驾驶系统 液体冲击 模糊PID控制 停车制动
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一种适合城市轨道交通列车通过第三轨断电区的牵引与辅助系统
6
作者 崔杰 田庆 +3 位作者 韩庆军 张坤 陈波 刘海涛 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第11期152-156,共5页
[目的]传统第三轨受流轨道交通车辆在通过断电区时,高压母线可能导致断电区意外带电,存在安全隐患。因此,有必要设计一种新型的牵引与辅助系统,解决第三轨断电区通过高压母线意外得电的风险,同时提高辅助系统可用性,降低车辆配置成本。... [目的]传统第三轨受流轨道交通车辆在通过断电区时,高压母线可能导致断电区意外带电,存在安全隐患。因此,有必要设计一种新型的牵引与辅助系统,解决第三轨断电区通过高压母线意外得电的风险,同时提高辅助系统可用性,降低车辆配置成本。[方法]提出了一种新型的牵引与辅助系统方案,该方案取消了传统设计中的高压母线,避免第三轨断电区意外得电的风险;采用轨道间隙探测电流传感器来探测第三轨断电区,当列车进入断电区时,牵引电机作为发电机将动能转换为电能,通过一条馈线为辅助逆变器提供电能,从而解决了辅助逆变器在列车通过断电区时不能正常工作的问题。[结果及结论]新型牵引与辅助系统方案可以通过对列车传统电路进行简易改造实现,通过取消高压母线,彻底消除第三轨断电区意外得电的安全隐患,保障运营和检修人员安全;同时辅助逆变器在断电区可正常持续工作,避免了传统方案中因断电导致的系统关断问题,提高了辅助系统的可用性,降低了车辆的配置成本。 展开更多
关键词 城市轨道交通 列车 牵引与辅助系统 第三轨断电区
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机车氢能源混合动力系统能量管理优化方法
7
作者 唐艳丽 龙源 +3 位作者 江大发 毕然 郭唱 肖佳珉 《电力机车与城轨车辆》 2025年第3期22-30,共9页
为降低机车运行氢耗,延缓氢燃料电池性能退化,延长使用寿命,文章提出了一种考虑氢耗与寿命综合优化的氢能源混合动力系统能量管理方法,并基于某机车运行工况验证了所提方法的有效性。结果表明,所提的氢能源混合动力系统能量管理方法与... 为降低机车运行氢耗,延缓氢燃料电池性能退化,延长使用寿命,文章提出了一种考虑氢耗与寿命综合优化的氢能源混合动力系统能量管理方法,并基于某机车运行工况验证了所提方法的有效性。结果表明,所提的氢能源混合动力系统能量管理方法与基于有限状态机的能量管理策略和等效氢耗最小策略相比,降低了系统耗氢量和氢燃料电池性能退化度,降低了氢能源机车用氢成本,延长了氢能源动力系统运行寿命。 展开更多
关键词 燃料电池 能量管理 等效氢耗 机车 混合动力系统
原文传递
DK-2型制动机电空阀故障分析
8
作者 彭怡平 范昊 朱翔 《铁道运营技术》 2025年第4期53-56,共4页
电空阀作为DK-2型制动机核心控制元件,其稳定性直接关系地铁工程车辆运行安全,以2023年佛山地铁工程车辆电空阀故障为案例,深入分析电空阀故障的原因、现象、风险影响及现场应急处置措施,并从技术改进、检修维保及备件管理等三个方面提... 电空阀作为DK-2型制动机核心控制元件,其稳定性直接关系地铁工程车辆运行安全,以2023年佛山地铁工程车辆电空阀故障为案例,深入分析电空阀故障的原因、现象、风险影响及现场应急处置措施,并从技术改进、检修维保及备件管理等三个方面提出了电空阀稳定性提升措施。实际应用表明,司机故障判断与处置能力得到了提升,改进措施有效降低了电空阀故障率,切实保障了地铁工程车辆运行安全。 展开更多
关键词 地铁 工程车辆 制动系统 DK-2 电空阀
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全自动运行列车在线重联解编方案设计
9
作者 杨雨桐 陈志 张伟 《机车车辆工艺》 2025年第3期7-11,共5页
为了解决全自动运行列车在线重联与解编的技术难题,以满足城市轨道交通灵活编组运营需求。通过分析全自动运行列车在线重联解编场景的功能需求,设计重联列车控制电路,实现列车关键系统(牵引、制动、车门等)的统一控制;调研目前的车钩连... 为了解决全自动运行列车在线重联与解编的技术难题,以满足城市轨道交通灵活编组运营需求。通过分析全自动运行列车在线重联解编场景的功能需求,设计重联列车控制电路,实现列车关键系统(牵引、制动、车门等)的统一控制;调研目前的车钩连挂状态监控方案,设计硬线电路监控、传感器探测与摄像头辅助识别相结合的技术方案。文章提供了一种城市轨道交通全自动运行列车在线重联解编的重联控制、连挂监控的设计方案,该方案能够实现全自动运行列车的在线自动重联与解编,完成车钩连接、电路扩展及系统自检的全流程自动化,为城市轨道交通灵活编组运营提供了可行的技术路径。 展开更多
关键词 灵活编组 全自动运行列车 在线重联解编 连挂监控 城市轨道交通
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提升列车可靠性的安全回路旁路方案
10
作者 罗国强 徐晓峰 +2 位作者 万晓峰 王丹梅 刘晓鹏 《电力机车与城轨车辆》 2025年第4期123-126,共4页
文章从城市轨道交通运营的痛点问题出发,结合长沙地铁车辆实际情况,提出了一种适用于既有线改造的安全回路旁路方案。该方案结合列车紧急制动回路的特点,通过建立备用紧急停车回路,以及与原有电路切换的备用紧急制动控制回路和接触器,... 文章从城市轨道交通运营的痛点问题出发,结合长沙地铁车辆实际情况,提出了一种适用于既有线改造的安全回路旁路方案。该方案结合列车紧急制动回路的特点,通过建立备用紧急停车回路,以及与原有电路切换的备用紧急制动控制回路和接触器,在不降低列车安全性的前提下提升了列车可用性,降低因电路故障导致清客救援的风险,保障了公众的出行安全。 展开更多
关键词 车辆 紧急制动 紧急停车 电路 接触器
原文传递
公铁牵引车上位机开发
11
作者 辛建平 赵红光 +2 位作者 刘善 焦凯 牛铭 《铁道运营技术》 2025年第2期24-27,共4页
针对公铁牵引车作业环境复杂、安全性要求高等挑战开发了上位机控制程序,通过无线CAN通信协议实现牵引车远程操控,并集成实时视频监控功能,可动态显示车辆走行状态。该系统有效解决了传统有线控制模式灵活性不足的问题,在提升作业安全... 针对公铁牵引车作业环境复杂、安全性要求高等挑战开发了上位机控制程序,通过无线CAN通信协议实现牵引车远程操控,并集成实时视频监控功能,可动态显示车辆走行状态。该系统有效解决了传统有线控制模式灵活性不足的问题,在提升作业安全性的同时,显著增强了操作便捷性与工况可视化水平,为轨道交通智能化运维提供了技术支撑。 展开更多
关键词 上位机程序 公铁牵引车 视频监控 CAN通信
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基于轨道车辆视觉惯导的定位方法研究
12
作者 韩新雨 檀骏 徐涛 《机车车辆工艺》 2025年第2期9-14,共6页
为满足轨道车辆精确测速定位、运行效率、安全等需求,解决目前主流测速方法中的车轴测速仪机电部件构成易损坏、制造及维护成本高、制动和雨雪天气精度低等问题,文章设计研究了一套不依赖于轮轴和地面应答器的测速定位装置。通过理论计... 为满足轨道车辆精确测速定位、运行效率、安全等需求,解决目前主流测速方法中的车轴测速仪机电部件构成易损坏、制造及维护成本高、制动和雨雪天气精度低等问题,文章设计研究了一套不依赖于轮轴和地面应答器的测速定位装置。通过理论计算选取视觉及惯导设备组合,在耦合传感器输入数据时设计基于滑动窗口构建的非线性优化模型,使深度测量误差降低至0.16%。通过打包8组关键帧视觉与IMU预积分数据的滑动窗口,构建非线性优化算法,自适应调整数据权重,减小测距误差,提高定位精度。研究结果表明:视觉惯导定位可以通过紧耦合的算法优化,使列车定位精度上升,摆脱速度传感器的限制。 展开更多
关键词 城轨车辆 视觉惯导 定位方法 精度
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下一代电力机车网络控制系统应用研究
13
作者 白修玮 万尚存 +2 位作者 李晶 罗晓娟 张凌峰 《中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术》 2025年第2期052-057,共6页
随着数字化和智能化技术的不断进步,下一代电力机车将基于“绿色、智能、环保、可靠”等顶层需求,研究一种更为新型、先进的网络控制系统,为机车提供更快速、更可靠、更稳定的网络支撑平台。本文构建了下一代机车状态感知和环境感知网络... 随着数字化和智能化技术的不断进步,下一代电力机车将基于“绿色、智能、环保、可靠”等顶层需求,研究一种更为新型、先进的网络控制系统,为机车提供更快速、更可靠、更稳定的网络支撑平台。本文构建了下一代机车状态感知和环境感知网络,进一步有力的支撑了智能驾驶、无线重联等以太网控车技术,有效降低了电力机车子系统和部件的检修维护工作量,减轻了司乘人员的劳动强度,提升了机车的舒适性,提高机车稳定性及智能化水平,对于实现我国轨道交通运输的“绿色、智能、环保、可靠”目标具有重要的现实意义。因此为适应我国铁路运输的数字化和智能化发展趋势,提高我国轨道交通的领跑优势,有必要开展下一代电力机车网络控制系统应用研究,推动提升下一代电力机车整体性能水平。 展开更多
关键词 电力机车 网络控制系统 智能驾驶系统 无线重联系统
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基于CoDeSys的自行式钢轨探伤小车控制系统设计
14
作者 牛铭 卢浩 +2 位作者 王景磊 张金殿 辛建平 《铁道运营技术》 2025年第4期39-42,共4页
针对铁路钢轨探伤作业中传统设备存在的作业质量不稳定与效率低下的核心痛点,研制出自行式钢轨探伤小车,对整车机械结构与控制系统的一体化进行设计,采用CAN总线通讯技术,保障信号实时交互,以CoDeSys V2.3为开发平台,设计整车控制系统... 针对铁路钢轨探伤作业中传统设备存在的作业质量不稳定与效率低下的核心痛点,研制出自行式钢轨探伤小车,对整车机械结构与控制系统的一体化进行设计,采用CAN总线通讯技术,保障信号实时交互,以CoDeSys V2.3为开发平台,设计整车控制系统软件架构,控制系统软件全流程开发。经整车调试验证,设备成功实现走行控制与探伤作业功能协同,各项性能指标满足设计要求,有效解决传统探伤作业的效率与质量瓶颈,为中距离钢轨探伤提供可靠技术方案。 展开更多
关键词 自行式钢轨探伤小车 CAN总线 中距离钢轨探伤
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适用于三电平逆变器的电流谐波最小脉宽调制策略 被引量:1
15
作者 褚艳红 周明磊 +1 位作者 王琛琛 游小杰 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期21-30,共10页
受限于散热条件,大功率牵引传动系统中逆变器开关频率通常很低,三电平逆变器由于在低开关频率下具有较小的输出谐波、较低的dv/dt等特点在中高压大功率领域中被广泛应用。以三电平中点钳位型逆变器为研究对象,提出一种电流谐波最小脉宽... 受限于散热条件,大功率牵引传动系统中逆变器开关频率通常很低,三电平逆变器由于在低开关频率下具有较小的输出谐波、较低的dv/dt等特点在中高压大功率领域中被广泛应用。以三电平中点钳位型逆变器为研究对象,提出一种电流谐波最小脉宽调制策略(CHMPWM),基于加权总谐波畸变最小的优化目标求解不同开关角个数下的开关角曲线,与目前应用较为广泛的特定次谐波消除脉宽调制进行谐波性能对比。该方法不会完全消除特定次数的谐波成分,但是总体电流谐波可以达到最小。针对电流谐波最小脉宽调制策略在实现过程中存在的困难,设计全速度范围基于电流谐波最小脉宽调制的多模式调制策略。仿真和实验结果表明,提出的调制策略具有良好的谐波性能,与理论分析结果一致。 展开更多
关键词 三电平逆变器 电流谐波最小 脉宽调制 低开关频率 加权总谐波畸变 谐波性能
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地铁车辆异步电机仿真与直接转矩控制研究 被引量:1
16
作者 刘国栋 余朝刚 朱文良 《物流科技》 2024年第5期51-54,共4页
电力牵引系统是地铁列车运行与制动的核心部分,牵引电机主要采用三相交流异步电机进行控制,控制方法多样。为验证直接转矩控制法在牵引电机中的控制效果,在MATLAB/Simulink仿真设计中采用DTC控制牵引电机的转速,进而控制轨道车辆的车速... 电力牵引系统是地铁列车运行与制动的核心部分,牵引电机主要采用三相交流异步电机进行控制,控制方法多样。为验证直接转矩控制法在牵引电机中的控制效果,在MATLAB/Simulink仿真设计中采用DTC控制牵引电机的转速,进而控制轨道车辆的车速,完成地铁电力牵引系统的建模。仿真过程中定子电流正弦曲线规律、定子磁链收敛为规整圆形、转矩控制及时响应,牵引电机稳定运行。仿真结果表明,采用直接转矩控制法使得城市轨道交通牵引系统具有良好的控制性能。 展开更多
关键词 轨道车辆 SIMULINK 电力牵引 直接转矩控制
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基于SHEPWM的多模式调制切换策略研究 被引量:22
17
作者 周明磊 李强 +2 位作者 游小杰 王琛琛 王剑 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期34-39,共6页
以大功率电力机车牵引传动系统为背景,针对其逆变器开关频率最大值较低的特点,采用一种基于SHEPWM的多模式调制策略以实现牵引电机在速度全程范围的平滑运行。在综合考虑SHEPWM的实现方法、分析输出电压的谐波成分及电流特性的基础上,... 以大功率电力机车牵引传动系统为背景,针对其逆变器开关频率最大值较低的特点,采用一种基于SHEPWM的多模式调制策略以实现牵引电机在速度全程范围的平滑运行。在综合考虑SHEPWM的实现方法、分析输出电压的谐波成分及电流特性的基础上,对不同调制方式间或相同调制方式的不同载波比之间的切换策略进行深入研究,提出一种基于SHEPWM的三相电压同时切换策略,使控制牵引电机切换的算法显著简化。最后,通过仿真和实验验证切换策略。 展开更多
关键词 低开关频率 多模式调制 特定次谐波消除 切换策略
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特定次谐波消除调制方式的谐波特性分析 被引量:39
18
作者 周明磊 游小杰 +1 位作者 王琛琛 李强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期11-20,共10页
在电力机车牵引传动系统中,受到最高开关频率以及输出电压、电流谐波性能的限制,无论是牵引逆变器还是辅助逆变器都广泛地采用特定次谐波消除调制方式(SHEPWM),以消除低次谐波。本文中对不同开关角分布下的SHEPWM在消除低次谐波后,高次... 在电力机车牵引传动系统中,受到最高开关频率以及输出电压、电流谐波性能的限制,无论是牵引逆变器还是辅助逆变器都广泛地采用特定次谐波消除调制方式(SHEPWM),以消除低次谐波。本文中对不同开关角分布下的SHEPWM在消除低次谐波后,高次电压谐波幅值随调制比的变化规律进行了分析,并以异步电机为例,对感性负载条件下的电流谐波以及引起的转矩脉动等都进行了详细的量化研究,从而可以更加准确地衡量SHEPWM的性能指标,并对相关采用SHEPWM的应用领域中滤波器的设计等问题提供参考依据。 展开更多
关键词 低开关频率 特定次谐波消除 谐波分析 转矩脉动
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电力机车牵引电机在方波下的控制策略 被引量:10
19
作者 周明磊 游小杰 王琛琛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期155-162,169,共9页
在大功率交流电力机车牵引传动系统中,牵引电机在进入弱磁区之后通常要进入方波工况。方波下电机电压失去调节能力,使传统的矢量控制算法失效。本文中提出了一种基于电流开环控制的改进型矢量控制策略,使牵引电机在方波下仍然能够进行... 在大功率交流电力机车牵引传动系统中,牵引电机在进入弱磁区之后通常要进入方波工况。方波下电机电压失去调节能力,使传统的矢量控制算法失效。本文中提出了一种基于电流开环控制的改进型矢量控制策略,使牵引电机在方波下仍然能够进行矢量控制;同时采用了一种改进型的电压控制器,保证了电机在弱磁区全速度范围内的最大转矩输出。最后利用电流开环控制的特点,提出了一种基于q轴电流误差的磁场定向校正策略,保证了方波下磁场定向角度的准确。仿真和实验结果证明了整个控制策略的有效性。 展开更多
关键词 异步牵引电机 方波 矢量控制 弱磁 最大转矩控制 磁场定向校正
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基于MBSE的货运机车自动驾驶系统建模方法研究 被引量:1
20
作者 滕泽旭 车军 +2 位作者 王保民 刘康林 王婷 《科技与创新》 2024年第13期10-15,22,共7页
针对货运机车自动驾驶系统与既有系统融合过程中产生的冗余方案权衡问题,将基于模型的系统工程(Model-Based System Engineering,MBSE)引入货运机车自动驾驶系统的设计中,利用SysML建模语言,创建货运机车自动驾驶系统与既有系统进行冗... 针对货运机车自动驾驶系统与既有系统融合过程中产生的冗余方案权衡问题,将基于模型的系统工程(Model-Based System Engineering,MBSE)引入货运机车自动驾驶系统的设计中,利用SysML建模语言,创建货运机车自动驾驶系统与既有系统进行冗余方案权衡分析的方法。以HXD1C机车自动驾驶系统过分相场景为例,通过功能分解、方案对比、方案评价3个环节,梳理冗余方案,借助活动图和类图对非参数指标进行分析评价,建立Simulink-CSM集成仿真机制对参数指标进行分析评价,最终通过层次分析法(The Analytic Hierarchy Process,AHP)选择最佳方案。结果表明,将基于模型的系统工程方法与货运机车自动驾驶系统的设计结合,可在早期进行方案权衡,能有效避免架构冗余,降低了设计开发的经济和时间成本,防止低效重复性建设。 展开更多
关键词 MBSE 货运机车自动驾驶系统 过分相 SysML模型
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