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城轨车辆制动性能模拟仿真与试验研究

徐新玉  
【摘要】:城市轨道交通车辆作为快捷运送乘客的载体,其制动系统能否稳定可靠工作直接影响到城市轨道交通车辆的安全稳定运行,因而,制动系统是城市轨道交通车辆的关键部件。在发展城市轨道交通运输的过程中,世界各国都致力于提高制动技术水平的研究。本文首先分析了城市轨道交通与国内外城市轨道交通车辆制动技术的发展概况,主要分析国内外典型的制动系统的功能组成、作用原理与性能特点,特别是对国内外制动系统数值仿真技术的研究现状进行分析;论述了轮轨关系和制动力的形成过程、“黏着”与“蠕滑”等城市轨道交通车辆制动的基本理论;重点分析了苏州轨道交通2号线列车制动系统的常用制动、紧急制动、远程缓解、电空混合控制、滑行控制与载荷补偿等功能特性,系统阐述了苏州轨道交通2号线列车所采用的德国克诺尔公司EP2002制动系统的作用原理与控制方式,为模拟仿真分析打好理论基础。基于Matlab/Simulink软件,以苏州轨道交通2号线列车为仿真对象,在建立城轨车辆整车运动模型、制动缸压力输出模型、运行阻力输出模型、电制动力计算模型及电制动力是否满足制动要求的判断模型的基础上,分别搭建了城轨车辆整车纯空气制动仿真模型与电空混合制动仿真模型。将城轨车辆的有关参数分别输入到仿真模型中,对空载(AW0)、满载(AW2)、过载(AW3)等不同负载情况下的列车纯空气制动能力、电空混合制动能力进行了仿真分析,得出制动性能仿真曲线。最后,为验证仿真结果的可信度,依据有关技术要求,设计了试验方案,并借助苏州轨道交通2号线试验平台对不同载重情况下的最大常用制动能力、紧急制动能力进行动态试验测试,得到了试验数据与制动能力试验曲线。并将试验测试结果、仿真结果与验收标准列表对比分析,发现仿真结果与试验测试结果是基本吻合的,而且都满足验收标准。说明仿真结果具有较高的可信度,对城轨车辆制动性能进行仿真分析是可行的,从而为城市轨道交通车辆制动性能测试探索了新的方法。


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