基于防护速度的高速磁浮辅助停车区设置

为了在满足高速磁浮列车安全连续运行需求的前提下节约建设成本,提出了一种基于速度防护曲线的辅助停车区设置算法.在此基础上给出了一种基于基准运行速度曲线的辅助停车区算法,同时能满足多目标速度曲线并存的线路上列车安全连续运行的要求.考虑了列车运行控制系统安全性的要求,给出了工程应用中相应的辅助停车区调整方法,并在一定工况条件下进行了仿真计算,结果表明该辅助停车区算法能在一定程度上降低高速磁浮交通系统的建设成本.     

磁悬浮列车测速定位技术

分析了国内、外磁悬浮列车中采用的测速定位技术的基本原理和特点，结合我国高速磁悬浮列车的研究现状，讨论了制订列车测速定位方案的基本原则，并提出了现阶段测速定位的实施方案及其需要解决的关键技术．最后，展望了列车测速定位技术的发展趋势。     

基于全尺寸试验的高速磁浮列车不同速度下乘坐舒适性

高速磁浮列车平稳性和乘坐舒适性在复杂环境下不适应已成为亟待解决的工程问题,而深入了解高速磁浮车身振动特性是合理评价舒适性指标的关键.通过某条高速磁浮示范线的全尺寸试验,分析列车运行过程中振动变化趋势和规律.结果表明,列车的舒适度值随着速度的增大而变差,在250 km/h时舒适性最好,在430 km/h时舒适性最差,其振动总值处于2级水平,且磁浮列车不同部位舒适度不同.速度小于380 km/h的情况下,横向舒适度值最大;而在速度大于380 km/h的情况下,则垂向舒适度值最大.     

高速磁悬浮车辆复合板抗冰雹冲击动力响应研究

为解决高速磁悬浮的抗冲击问题,建立了磁悬浮列车车身夹芯复合板的有限元模型和冰雹的SPH粒子模型,利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA,模拟了列车高速行进过程中车身复合板遭受冰雹冲击的动力响应及损伤破坏问题.通过分析研究,给出了不同冲击速度下的复合结构的应力、应变计算结果,同时给出了冲击破坏模式.结果表明采用SPH方法模拟冰雹冲击行为具有合理性和准确性.      

基于多模型SGPC的高速列车速度及位置跟踪控制

研究了列车自动驾驶系统(ATO)的多模型阶梯式广义预测控制(SGPC)方法。首先针对高速列车运行过程的非线性特性,采用多模型策略,建立一个线性自适应模型和一个神经网络非线性模型并行辨识系统的动态特性。然后在每个采样时刻根据性能指标切换到最优的局部模型作为系统的当前模型。设计SGPC控制器,从而实现高精度的列车速度和位置跟踪控制。最后模拟列车运行中参数突变的影响,将该方法与传统的单模型线性广义预测控制方法进行对比研究。仿真结果表明:其控制效果明显优于单模型的线性广义预测控制器。     

一种新型磁悬浮线路设计方案及悬浮控制方法

针对磁悬浮列车系统的车轨耦合振动问题,提出一种新型的磁悬浮轨道线路设计方案.为研究该方案的可行性,以单铁悬浮系统为研究对象,搭建了单铁系统在新型轨道线路上的车轨耦合振动数学模型,利用状态观测器,将磁轨的振动状态引入控制系统,采用状态反馈的方法设计出控制策略,分析了磁浮线路中各主要参数对系统稳定性的影响.结果表明,所提出的控制方法能够在忽略水泥梁的阻尼情况下依然保持系统的稳定;新型磁悬浮线路中电磁铁的响应与电磁铁相对于水泥梁的位置无关,易于控制器的设计及车轨耦合问题的彻底解决;增大磁轨的质量和减小磁轨垫板刚度有利于系统的稳定.     

磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究

电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一.但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战.针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于反步(Backstepping)法的非线性控制器.首先建立单点悬浮系统的非线性动力学模型,然后利用反步法将系统分成2个子系统并分别对每个子系统提出Lyapunov候选函数.在第一个子系统中设计虚拟控制量,并代入二级子系统的Lyapunov函数中获取出整个系统的控制器,接着利用Lyapunov理论验证系统的稳定性.同时,通过仿真证明:所提出的控制方法不仅具有更好的动态和稳态表现,而且能很好的抑制干扰对悬浮系统的影响.最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,在磁浮列车的悬浮系统方面具有良好应用前景.     

高铁环境下基于大规模多入多出自适应波束成形的干扰对齐

随着高速铁路的快速发展,高铁用户对移动互联网的需求与日俱增。高铁环境下,信道处于快时变状态,列车速度越高,信道变化越快,信道状态信息(channel state information,CSI)存在严重的不准确性。针对此问题,首先对高铁环境下的CSI建模,通过统计特性与瞬时CSI对其进行动态修正。同时,为了保障高铁在运行过程中获得最佳的系统容量,还提出一种基于自适应波束成形的干扰对齐方法;该方法将天线分成两组,通过设计预编码,使干扰对齐到零空间,从而在接收端消除干扰。数值结果表明,所提的方法能很好地适应高速移动场景,达到最优的系统容量。     

基于金属磁记忆的高铁轮对早期故障检测研究

列车安全性检测是铁路机车车辆工程的重要研究课题。轮对是高速列车行走部的关键部件,传统检测模式只能发现宏观存在的缺陷,而不适用于运行过程中的早期缺陷的发现与状态跟踪。为了实现对早期故障的快速识别与轮对寿命预测,针对传统测试方法在早期检测与动态检测方面的不足,提出了全新的动态检测系统,以满足列车运行的安全要求,还对磁记忆信号与该材料所受载荷状态之间的关系进行了大量的试验研究。研究结果表明：在50~150 kN的载荷区间内,试件的磁记忆信号呈单调变化,变化趋势明显;对试件进行疲劳载荷后发现磁记忆信号的原始值及梯度、峭度等信号特征均有所变化,峭度变化较为明显,能够有效反应材料的疲劳状态。采用金属磁记忆技术进行轮对早期故障检测与动态检测,对于保证列车的运行安全具有重要的现实意义,可为无损检测领域的应用提供借鉴。     

EMS型高速磁浮列车导向控制系统及其仿真

为了保证高速磁浮列车沿轨道方向安全、可靠的运行,针对其导向控制系统建立了双电磁铁导向系统动态模型,设计了以电压、电流为受控对象的四种闭环控制器,并利用MATLAB/SIMULINK软件分析了各控制器的稳态性能和抗干扰能力.仿真结果表明:电流作为控制对象具有对非线性导向系统更好的模拟性,引入加速度反馈有利于改善系统的抗干扰性能,PID控制器设计方案具有相对更优的控制性能.     

高速磁浮上海示范线的建设

为慎重决策未来中国高速地面客运交通系统，我国政府反复研究后决定在上海建设高速磁浮列车示范运营线，以获取高速磁浮系统与高速轮轨系统技术，安全，经济性的详细对比数据，介绍了建在上海的世界第一条高速磁浮列车商业运营线的工程概况，建立进展和一些重要技术问题，着重介绍本工程建设中结合中国实际在德国TR线路技术的基础上进行若干技术改进，并探讨了高速磁浮交通技术在我国的发展前景。     

随机风载下高速列车动力学安全特性

为了研究随机风载下高速列车的动力学特性,提出一种随机风环境下高速列车安全平稳性评估方法。基于Kármán理论和Davenport相干函数通过谐波合成法建立随机风数值模拟模型,并推导随机风作用下的高速列车非定常气动载荷的计算公式。通过SIMPACK建立车辆系统动力学模型,计算不同随机风载作用下的高速列车以不同车速运行过程中的安全性指标及平稳性指标。最后,本文选择了包括脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、Sperling平稳性指标在内的多性能指标作为目标来支持决策。通过仿真对多性能指标进行评价,验证了该模型在强风下高速列车运行动力学特性研究中的适用性。     

车载磁悬浮飞轮状态空间分析及H∞控制研究

为了提高磁悬浮飞轮电池控制系统在电动汽车上应用时的鲁棒稳定性,并改善电动汽车原动力电池放电性能,对电动汽车车载磁悬浮飞轮电池进行状态空间分析,求解出车载磁悬浮飞轮电池的状态空间方程,并提出一种基于该状态空间方程的车载磁悬浮飞轮电池用H∞控制方法.仿真分析和试验结果表明该H∞控制方法具有很强的鲁棒稳定性和良好的抗干扰、抗摄动能力,有助于车载磁悬浮飞轮转子高速稳定转动,降低电动汽车基础振动对飞轮电池影响.所研究的磁悬浮飞轮电池储能系统可辅助电动汽车原动力蓄电池工作,并可改善原动力电池的放电特性,延长该动力电池的使用寿命.     

基于V型轨道的电磁悬浮列车的悬浮导向技术

提出一种基于V型轨道的电磁悬浮(electro-magneticsuspension,EMS)型磁浮列车结构,该结构采用一套车载磁体及地面长定子线圈实现悬浮导向和牵引功能.首先,建立该结构列车平面运动的动力学模型,分析得出其含悬浮、导向和滚动运动在内的开环系统是不稳定的,但均可控.其次,根据其悬浮运动独立,而导向和滚动运动相互耦合的特性,提出独立设计悬浮控制器、导向和滚动控制器的控制策略.最后,针对某设计例构造反馈控制器.仿真结果表明,悬浮、导向及滚动运动都可实现稳定控制,同时验证了基于V型轨道由一套磁体同时实现悬浮导向和牵引的可行性.     

磁浮列车运行控制系统二维速度防护曲线仿真

速度防护是轨道交通列车自动控制系统中最主要的控制策略 .结合高速磁浮列车的运行特点 ,提出了二维速度防护曲线的概念和原理 ,对高速磁浮列车在强制制动条件和惰性条件下的速度曲线进行了计算 ,给出了高速磁浮列车二维速度防护曲线的一种实用算法 ,并在C语言环境下对其进行了数值仿真     

基于人工智能负载估计系统的磁浮列车垂向振动 主动控制

提出了基于人工智能负载估计系统的磁浮列车悬浮系统主动控制方法。给出单点悬浮数学模型,并基于劳斯-赫尔维兹判据证明该模型开环不稳定;考虑负载特征和实时悬浮变化,利用多层人工神经网络对悬浮系统控制量的输出进行主动控制;采用非支配排序遗传算法(NSGA)对系统参数进行优化。结果表明:所提出的控制方法具有较好的鲁棒性,在较大负载扰动时仍然能够保持相对较小的误差。     

高速列车空调冷凝风机的变频应用研究

列车在高速运行中表面产生的负压使冷凝风量相继减小.通过数值模拟计算不同车速下冷凝风机入口的平均负压值和冷凝风量,结果表明,高速工况下的负压影响冷凝风机正常运行.选取大容量冷凝风机并采取变频调节方式,建立以冷凝温度为反馈信号的PID控制方式,比较不同车速下定频与变频运行所消耗的功率,得出变频运行冷凝风机在列车低速运行时具有良好的节能效果和一定的变工况适应性,为变频技术在列车冷凝风机上的应用提供了技术依据.     

高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究,对列车模型进行了简化并确定了合理性;进行了列车模型湍流流场模拟,完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明,合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律;高速列车气动噪声属于宽频带噪声;在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好,说明仿真方法准确度高;列车转向架处湍流最为剧烈,其次为车头鼻锥处;车身表面的气流最为平缓,进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据,并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.     

高速磁浮线路圆曲线参数取值研究

磁浮线路设计理论与技术的研究是磁浮关键技术研究中的重要内容.本文结合已有研究成果,运用行驶动力学理论,对不同速度、横坡、纵坡等条件下的线路平、竖圆曲线参数进行了计算研究,得到了一系列结合线路具体技术条件的参数合理匹配取值,本文的研究结论对制定高速磁浮线路设计标准具有一定的参考价值.     

客运专线本线运输产品设计与列车开行方案研究

结合我国引进高速动车组情况,提出基于输送能力的列车产品设计与开行方案结合的分析方法,从客流需求角度,对客运专线本线运输产品进行设计,提出典型车的概念,确定了不同档次、不同编组列车的开行数量,以输送能力为主线,对本线列车开行方案进行分析与探讨,最后,以某客运专线为例,结合典型车和引进车模型,在确定各种档次本线列车开行比例后,从输送能力角度对本线高速动车组的全日运营方案进行分析,得到了推荐方案.