计算机仿真技术在城市轨道交通设计中的应用

介绍了轨道交通牵引特性的要求和特点,为估算轨道交通线路数据和运行车辆参数,设计了具有良好交互特性的软件,并将仿真结果与实际轨道线路参数进行了对比,获得了接近实际的实验数据。     

高速动车组列车牵引仿真计算技术研究

随着我国高速铁路的发展,高速动车组列车牵引仿真计算具有重要意义。对高速动车组的牵引仿真计算的方法进行了研究,分析了与普通列车牵引计算的区别及相关的关键理论。介绍了自主研发的牵引仿真系统的构成和功能。以京沪高速铁路为计算实例,对4种不同的运行方案进行了仿真计算,对线路中的电分相的设置和影响进行了计算分析,并以京沪高速铁路先导试验段的冲高速试验为对象进行了模拟仿真。多次实际应用表明提出的高速动车组牵引仿真计算的方法具有良好的仿真精度和实用意义, 可以为我国高速铁路工程建设提供有效的手段,并据此提出了今后的发展     

基于HLA/RTI的CRH2列车协同仿真接口网关设计与实现

以CRH2型高速列车为参考模型,采用多学科协同仿真的方法,对高速列车综合仿真平台和列车通信网络仿真平台之间的接口网关进行分析和研究,提出构建基于HLA/RTI(高层体系结构/联邦运行支撑环境)标准的综合仿真平台与通信网络仿真平台相匹配的接口网关,使得网络仿真平台作为一个联邦成员加入联邦执行中,参与协同仿真。基于HLA/RTI对综合仿真平台中的司机控制台系统和牵引传动系统进行仿真模拟,验证了该接口网关的有效性。     

城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电并入方式研究

针对城市轨道交通光伏发电功率并网问题,开展城轨柔性直流牵引供电系统光伏发电接入方式研究.基于柔性直流牵引供电系统结构,分析了光伏发电功率不同接入方式及其特点,建立了光伏接入柔性直流牵引供电系统情况下系统动态运行仿真模型,进行了多列车动态运行时光伏发电功率接入的仿真分析,阐明了光伏接入柔性直流牵引供电系统后潮流参数的变化规律及节能效果.研究结果表明,光伏发电并入城轨柔性直流牵引供电系统的功率会优先被附近列车吸收,有效降低了双向变流机组从交流电网吸收的能量,提高了系统运行的经济性.     

北京地铁亦庄线列车节能驾驶研究

降低列车牵引能耗是减少城市轨道交通系统耗能的重要途径之一,单列车的牵引能耗由列车在站间的驾驶策略决定,因此,本文以北京市地铁亦庄线为例,介绍了地铁列车的节能驾驶研究.首先调研并收集了亦庄线线路、运营、车辆、供电、能耗等数据,掌握了亦庄线整体节能背景.然后结合地铁运营的特点,给出了北京地铁亦庄线能耗评估的3个指标.并以蚁群算法为核心,开发了列车驾驶的仿真系统,该仿真系统以收集到的亦庄线实际运行数据为输入,离线优化列车自动运行(Automatic Train Operation,ATO)的推荐速度曲线和控制策略.最终将优化后的ATO控制策略在亦庄线进行夜间实验,结果显示,优化后的列车ATO控制策略可以减少单车运行能耗5.67%.     

地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波分析

在分析城市地铁车辆电气牵引系统工作原理的基础上,首先对牵引逆变器直流侧电流、直流电网电流及其谐波分量进行了理论推导,然后详细讨论了线路滤波器的滤波作用,最后结合MATLAB仿真软件以牵引逆变器方波运行实例对直流电网电流进行仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性,也表明推导的直流电网电流的计算公式可以作为电网电流及其谐波计算和损耗估算的依据.     

面向自主车辆的局部路径规划仿真系统

地面自主车辆研究是当今一个研究热点。由于地面自主车辆运行在户外复杂环境中，因此对仿真系统的研究非常重要。该文介绍了面向室外非结构环境下的自主车辆局部路径规划虚实混合仿真系统，该系统由基于真实环境的二维仿真、算法跟踪调试系统，及用于算法研究的三维虚拟仿真系统组成，采用VC＋＋6.0实现。通过将真实系统实际运行数据与仿真环境结合，为自主车辆的研究与开发提供更好、更真实的仿真环境，并在自主车辆的研究与系统联调中发挥了良好的作用。     

列车耐碰撞系统有限元和多体动力学联合仿真

研究基于有限元和多体动力学技术进行列车耐碰撞系统设计的联合仿真策略.通过非线性有限元分析获得车辆吸能部件在碰撞时的力—位移关系曲线,以该曲线模拟车辆连挂之间的非线性弹簧特性,运用多体动力学技术进行了两列车的碰撞动力学仿真.通过仿真分析碰撞中列车各车辆间的作用力、变形、速度、加速度以及各个吸能部件的能量吸收等数值,实现了对新设计列车碰撞被动安全系统总体性能的评估.与高速碰撞相比,在中低速碰撞工况下,头车与第2节车体端部连接处吸收的动能占总动能的比例更高.联合仿真能较真实地模拟列车碰撞的全过程,验证了联合仿真策略的可行性.     

基于SUMO软件的异构交通流仿真平台车辆模型开发与集成

采用实车参数和实际道路试验数据对基于SUMO软件的车辆模型进行优化,构建了具备自动驾驶全工况测试能力的高保真车辆运行特性模型,并与SUMO软件交通流仿真集成,形成了面向混合异构交通流的仿真平台。最后,通过典型交通运行场景对集成效果进行准确性和可用性验证。     

基于移动通信数据的交通信息仿真系统

 在建立车辆-移动台轨迹映射关系模型的基础上,通过微观交通仿真平台与移动通信仿真平台的有机结合进行数据交互与联立仿真,建立了基于移动通信数据的交通信息仿真系统。选取广深高速公路麻涌-望牛墩路段作为仿真路段,实现并验证了路网中车载移动台的移动通信仿真数据生成过程。实验结果表明,该系统能够有效模拟车载移动台在路网中运行的交通特性与无线通信特性,产生移动台定位与切换等通信数据,为进一步的交通信息提取研究提供可靠数据。     

基于PROFIBUS-DP的变频器网络控制

磁悬浮列车的运行原理和结构特点形成了其特殊的牵引控制方式——长定子换流技术．为研究这种牵引控制方式对于解决列车在相邻的两个长定子间的切换过程中推力损失最小问题，以实际磁悬浮列车的牵引控制系统为基础，组建了基于PROFIBUS-DP现场总线的变频器网络控制系统．在STEP7编程环境下，利用系统所提供的各类功能函数完成主站与从站间的数据通信及系统监控，并初步实现了对于长定子换流过程的模拟。     

基于PSCAD/EMTDC软件的城轨交通单车电气特性建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真软件,首先采用面向对象的建模方法对城市轨道交通车辆进行了电气建模,所建模型包括主牵引系统、制动电阻、滤波电路、辅助系统、阻力计算、行驶控制等诸多单元;然后基于该模型利用上海轨道交通某车辆参数进行了仿真和校验,仿真结果表明所建立的仿真模型具有较高的仿真精度,仿真数据与实测数据一致,能够准确地模拟出车辆在不同状态的电气特性与行使特性.     

列车变坡点地段平稳操纵研究

为了研究列车变坡点地段的车钩力分布规律,减少铁道车辆在变坡点地段的断钩事故,制定变坡点地段平稳操纵方案.采用多质点建模理论对西康线上某次货运列车进行纵向动力学建模,仿真分析列车牵引力、电制力、坡道阻力并对4种典型变坡点地段的车钩力变化规律展开研究.仿真与试验结果对比表明:所建立的模型能够再现列车牵引力、电制动力和坡道阻力;上坡道变坡点地段,在上坡前提前增大牵引手柄级位能防止因位能变化而引起的纵向冲动;下坡道变坡点地段,在列车部分进入下坡道时进行牵引工况到惰行工况的转换能避免因牵引力卸载而引起的纵向冲动;鱼背式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率;锅底式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率.     

基于替代模型的单粒子瞬态效应注入

牵引传动控制系统是高速列车的动力关键系统,牵引传动控制单元(TCU)的故障会引发高速列车的动力丧失.电磁辐射环境下的单粒子瞬态效应(SET)是引发TCU故障的主要原因.采用传统物理方法进行的SET测试具有一定的风险和成本,提出一种基于替代模型的SET注入方法.根据双指数模型建立SET注入替代模型,对TCU输出的信号进行SET的注入,解决在系统级虚拟仿真平台上无法对SET进行有效注入的问题,通过试验仿真验证该方法的可行性.为实时故障诊断、隔离和容错技术的研究提供较为真实可靠的故障模拟环境.     

地铁车辆再生制动能量利用率影响因素

采用情景分析法,搭建了城市轨道交通车网仿真模型,对发车间隔、上下行发车时间差、载客量、行车密度、路况地理状态等因素对再生制动能量利用率及牵引变电站牵引能耗的影响进行了分析,给出再生制动能量利用率的主要影响因素.通过再生制动能量利用率较低的工况仿真,分析了站点列车制动电阻开启次数、低电压出现次数与该站点再生制动能量的利用以及电能质量间的作用关系.以上海地铁线路运营时段的发车间隔为例,运用仿真方法,探讨了地面储能系统容量配置与城市轨道交通发车间隔的取值控制策略.研究成果可为城市轨道交通节能提供理论指导.     

基于轴间转矩分配的四轮驱动汽车牵引力控制

为提高汽车的牵引性能,通过对轴间转矩分配的分析,建立了四轮驱动汽车加速过程的数学模型;提出了发动机节气门控制和轴间转矩分配控制的综合控制策略;采用PI控制方法设计了发动机节气门控制系统和轴间转矩分配电流控制系统;在低附着路面和对接路面上进行了无牵引力控制和有牵引力控制的对比仿真.结果表明:四轮驱动汽车牵引力控制系统可有效抑制驱动轮过度滑转,提高汽车动力性.     

高铁牵引供电系统对实时电网运行影响研究

以武广高速铁路沿线某牵引变电站为背景,研究高铁牵引供电系统对实时电网运行的影响.利用PSCAD搭建了适用于高速铁路的牵引供电仿真系统.运用Jiles-Ather-ton铁磁磁滞原理建立了V/v牵引变压器的暂态模型,并在仿真系统中通过统一电磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)普通变压器模型表示.设置UMEC模型中分段线性的U-I曲线来等效铁芯的饱和特性,并进行空载合闸仿真.在此基础上,对电网侧进行单相短路故障仿真、三相短路故障时的有载合闸仿真.仿真结果验证了牵引变压器暂态模型和牵引供电仿真系统的实用性和有效性,并为相关调度运行部门提供了可靠的理论依据.     

基于轿车动力总成NVH性能研究

轿车动力总成NVH即噪声(Noise)、振动(Vibration)和声振粗糙度(Harshness)是一个系统性的问题,涉及车辆多个系统的相互作用.本文就动力总成与悬架等子系统存在振动耦合,建立动力总成和底盘的耦合振动模型.在MATLAB/simlink下仿真表明,动力总成悬置系统NVH性能主要集中在竖直和绕曲轴转动这...     

铁路桥梁的最大轨面纵向力计算

通过对我国机车的牵引能力、机车车辆的制动性能及有关影响因素的研究,提出了确定铁路桥梁最大轨面纵向力的理论计算方法,给出了桥上最大轨面牵引力量值及列车轨面制动力的上限值,并分别用机车额定牵引力和紧急制动状态下桥上最大轨面制动力实测值进行了验证。