机车防滑控制关键技术的研究

论文摘要

重载、高速是我国铁路运输的主要发展方向,安全是铁路运输中永恒的主题。近年来,提速后的重载货运机车在制动工况下因为滑行而造成的脱轨事故屡屡发生。在这种情况下,对机车防滑控制的研究成为一个十分重要而有意义的课题。本文针对制动过程中轮轨间的粘着问题对防滑控制方法进行深入研究。首先,分析影响轮轨粘着的主要因素,参考国内外防滑控制经验以及现有防滑器控制特点,对比现有防滑控制参数的优缺点,确定滑移率、减速度以及减速度微分为防滑控制参数。其次,利用模糊控制基本思想,建立防滑模糊控制模型并实现模糊控制算法。再次,建立HXD3型电力机车在有坡度轨道上的制动力模型,利用MATLAB中的SIMULIN仿真工具,在两种不同轨面状态下采用模糊控制方法进行了系统仿真,并对仿真结果进行比较分析。结果表明,本文所建立的模糊控制模型能够有效抑制机车滑行的发生。另外,本文也通过部分现车实验数据进行了控制模型的验证,结果也表明了该控制模型能够达到预期设计要求。最后,采用MATLAB中的GUI设计仿真结果显示界面,便于对仿真曲线以及数据的查看。本文为智能防滑器的开发研究做了一定的理论准备,为智能防滑器在电力机车上的广泛应用奠定了一定的基础。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的选题背景及研究意义
• 1.1.1 本课题的选题背景
• 1.1.2 本课题的研究意义
• 1.2 机车制动防滑控制的国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外机车防滑控制研究现状分析
• 1.2.2 国内机车防滑控制研究现状分析
• 1.2.3 防滑控制技术的发展趋势
• 1.2.4 存在的问题
• 1.3 本论文的主要研究工作
• 2 粘着理论及轮轨间粘着分析
• 2.1 粘着与蠕滑
• 2.1.1 粘着的概念
• 2.1.2 蠕滑的概念
• 2.1.3 粘着和蠕滑的关系
• 2.2 影响轮轨间制动粘着系数的主要因素
• 2.2.1 车轮踏面与钢轨表面状态
• 2.2.2 线路质量以及线路弯道
• 2.2.3 车辆运行速度和状态
• 2.2.4 轮轨间垂直载荷以及车轮直径
• 2.3 车轮滑行过程
• 2.4 小结
• 3 防滑控制系统及防滑判据的选择
• 3.1 防滑控制系统的基本结构
• 3.1.1 防滑系统的基本概述
• 3.1.2 速度传感器
• 3.1.3 防滑排风阀
• 3.1.4 压力控制
• 3.2 防滑判据的选择
• 3.2.1 速度差
• 3.2.2 减速度
• 3.2.3 减速度微分
• 3.2.4 滑移率
• 3.2.5 本课题防滑判据的确定
• 3.2.6 国内外几种常见防滑系统判据选择
• 3.3 制动过程中速度的确定
• 3.3.1 轮速的确定
• 3.3.2 参考速度的确定
• 3.4 本章小结
• 4 防滑模糊控制模型
• 4.1 控制方法选择
• 4.2 模糊控制原理
• 4.2.1 模糊控制发展
• 4.2.2 模糊控制系统组成
• 4.2.3 模糊控制算法
• 4.2.4 模糊控制对比传统控制的优越性
• 4.3 模糊控制参数的确定
• 4.3.1 滑移率控制参数
• 4.3.2 减速度控制参数
• 4.3.3 减速度微分控制参数
• 4.4 建立防滑模糊控制模型
• 4.4.1 模糊控制器的结构选择
• 4.4.2 机车防滑模糊控制模型
• 4.5 模糊控制的算法实现
• 4.6 本章小结
• 5 防滑控制系统仿真及结果分析
• 5.1 仿真工具的选择
• 5.2 控制对象数学模型
• 5.2.1 仿真对象
• 5.2.2 仿真基本参数及基础公式
• 5.2.3 建立机车制动状态数学模型
• 5.3 防滑控制仿真模型的建立
• 5.3.1 建立模糊控制模型
• 5.3.2 建立SIMULINK仿真模型
• 5.4 仿真结果分析
• 5.4.1 干燥轨面仿真结果分析
• 5.4.2 由干燥变为潮湿轨面仿真结果分析
• 5.5 防滑控制模型验证
• 5.6 仿真结果GUI界面设计
• 5.7 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集