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200公里级CRH_2型动车组制动控制系统的研究

黄栋杰  
【摘要】: 国外的对动车组的研究进行得比较早,许多国家都具有成熟的动车组技术,特别是日本、法国和德国等。我国铁路在进行第六次大提速时也大量增加了高速动车组,CRH2型电动车组就是为了进行这次提速,由铁道部向日本川崎重工引进并由我国的专家将之国产化的高速列车。 制动是列车安全运行的保障,制动技术是列车技术的重要组成部分。动车组的制动方式,按产生制动力的方法,可以分为摩擦制动、动力制动和电磁制动,按制动力的操纵方式,可以分为空气制动、电空制动和电制动。CRH2型动车组CRH2型动车组采用了空气制动和再生制动联合制动的方式,以其良好的制动性能从而保证了列车的安全运行。 CRH2型动车组制动系统主要由电制动系统、空气制动系统、防滑装置和制动控制系统组成,具有常用制动、快速制动、紧急制动、辅助制动和耐雪制动等功能。动车组的制动控制功能由BCU(制动控制单元)来完成,BCU采用微处理数字运算方式。BCU根据各车厢的负荷信号及速度信息计算出所需要的制动力,对再生制动力和空气制动力进行分配。 列车的减速力由本身提供的制动力和列车运行时所受到的阻力组成。列车减速时制动力不能大于轮轨之间的粘着力,否则会使车轮“抱死”从而对旅客的安全造成威胁。论文中通过对列车粘着力、减速力、制动时间和制动距离的计算,得出了列车制动过程中减速力与速度曲线、电空分配曲线等。并对车轮磨损情况下动车组的制动性能做了计算,从而验证了CRH2型动车组的制动系统完全能满足安全性要求。 CRH2型动车组的电制动为再生制动,而对于牵引变流器的控制在再生制动的过程中至关重要。牵引变流器由单相三电平脉冲整流器、中间直流环节和三相电平三电平逆变器组成。牵引过程中,从变压器过来的1500V交流通过由脉冲整流器变为2600V-3000V直流,再由三电平逆变器变为电压和频率都可调的交流供牵引电机使用。再生制动过程为牵引的反过程,将动能转化为电能返回电网。论文中对再生制动过程中脉冲整流器做了仿真,得出了再生制动过程中电压波形。其中单相三电平脉冲整流器控制方法为瞬态直接电流控制,采用SPWM调制,三相三电平逆变器控制方法为矢量控制采用SVPWM调制。


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