论文摘要
HXD2型机车是目前大秦线2万吨重载组合列车的主力牵引机车类型之一。HXD2型机车采用法国ALSTOM公司的法维莱制动系统。确保制动机系统正常工作对机车安全运行意义重大,需要开发HXD2型机车法维莱制动机测试系统。论文以法维莱制动系统为研究对象,对制动机内部结构、工作机理和重要模块特点进行分析,进一步研究了制动机电气系统和气路系统的故障特性,为测试系统的设计打下基础。针对法维莱制动系统结构复杂,电气和气路能量耦合的特点,利用功率键合图理论解决多种能量耦合的系统建模问题的优势,建立制动系统数学模型。基于键合图理论定义系统相关变量实际物理意义,描述建模规则。依据故障特征,采用多层次分解机制,将制动系统进行模块化分解。详细阐述利用键合图构建制动系统整体模型和各独立子模块模型,确定模块间及模块内部元件特征。针对制动系统中存在工况模式繁多,故障不确定,查找故障点耗时长效率低的问题,利用解析冗余方法实现系统故障检测和隔离。通过在系统数学模型中加入观测器的方法,推导系统ARR(analytical redundancy relations)方程,获得故障特征矩阵进而得到故障候选集和可隔离部件集。对于可隔离部件数目有限,提出一种改进型ARR算法。引入非独立ARR方程,提取不确定一致型和确定不一致型ARR方程信息。定义相关信息合并规则精简故障候选集,扩展可隔故障部件集,实现及时准确的检测隔离故障部件。利用实际电路定性模拟基于ARR的制动机系统故障检测算法的有效性。依据系统总体结构,设计系统实现的硬件平台和软件结构。论文研制的基于解析冗余关系的HXD2型机车法维莱制动的测试系统已在太原铁路局湖东机务段HXD2型机车法维莱制动机上进行应用测试,并获得用户的好评。实际应用证明,该系统在保障制动机运行方面是完全可行的、有效的。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究的背景及意义1.1.1 课题的研究背景1.1.2 课题的研究意义1.2 机车制动机测试技术国内外研究现状和发展1.2.1 国外研究现状1.2.2 国内研究现状1.2.3 功率键合图理论的研究现状及发展1.2.4 解析冗余关系的研究现状及发展1.3 本文研究内容及组成第二章 制动机工作特性分析2.1 制动机简介2.1.1 制动机基本特征2.1.2 制动机内部结构2.2 制动机主要模块及工作原理2.2.1 制动机主要模块2.2.2 制动机工作原理2.3 制动机的故障特性2.3.1 HXD2型机车制动机故障分类2.3.2 HXD2型机车电气系统故障特点2.4 本章小结第三章 基于功率键合图的制动机系统模型3.1 制动机主要模块3.2 功率键合图基本理论3.2.1 键合图变量定义3.2.2 键合图基本元件及键合图构建步骤3.3 基于功率键合图的制动机系统建模3.3.1 制动系统变量定义3.3.2 制动机总体建模3.3.3 司机制动阀模块建模3.3.4 司机制动阀切除模块建模3.3.5 紧急制动模块建模3.3.6 直接制动模块建模3.3.7 辅助模块建模3.3.8 停放制动模块建模3.4 本章小结第四章 基于解析冗余关系的制动机系统研究4.1 基于解析冗余关系的制动机测试系统总体架构4.2 解析冗余关系基本理论4.2.1 解析冗余理论4.2.2 解析冗余理论中重要定义和性质4.3 制动机系统解析冗余关系4.3.1 制动机系统ARR方程4.3.2 制动机系统FSM4.3.3 制动机系统MCSM和FCs4.4 改进的解析冗余算法4.5 基于解析冗余关系算法仿真4.6 本章小结第五章 HXD2型机车法维莱制动机测试系统实现5.1 测试系统总体设计实现5.2 测试系统气路设计实现5.3 测试系统硬件实现5.3.1 测试系统硬件框架5.3.2 传感器模拟量采集模块和调理模块5.3.3 数字开关量采集模块5.3.4 数字开关量输出模块5.3.5 PCI总线5.3.6 WorldFIP通讯模块5.3.7 RS422通讯模块5.4 测试系统软件实现5.4.1 测试系统软件框架5.4.2 信号处理模块5.4.3 数据采集模块5.4.4 故障检测模块和故障处理模块5.5 测试系统工作实例5.6 本章小结第六章 总结和展望6.1 论文的主要总结6.2 未来工作的研究展望参考文献致谢攻读学位期间的科研情况
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标签：解析冗余关系论文; 功率键合图论文; 制动机论文; 故障特征矩阵论文;
基于解析冗余关系的HXD2型机车法维莱制动机测试系统的研制
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