摘要：针对列车在外部干扰和不确定动态下的速度控制问题,设计了融合积分反步法和线性自抗扰的复合控制方案.首先,考虑列车具有强耦合性,为了更加符合列车真实的纵向动力学特性和受力情况,建立了具有时变系数的多质点模型.其次,为了降低参数调节的难度,跟踪微分器和扩张状态观测器均采用线性形式.跟踪微分器用于求取微分信号,同时具有滤波作用.利用跟踪微分器对虚拟控制量进行求导,正好可解决反步法中存在的“微分爆炸”问题.扩张状态观测器用于实时估计总和扰动.此外,利用积分反步法改进了误差反馈控制律,设计了一种积分反步线性自抗扰控制(IBS-LADRC)算法.最后,证明了观测误差的收敛性及闭环系统稳定性.结合杭州地铁6号线AH型动车组参数和实际线路数据进行仿真,并将IBSLADRC与反步法、线性自抗扰算法、PID控制进行对比,结果表明:IBS-LADRC方法下各动力单元速度误差均处在±0.04 km/h以内,加速度处在±1 m/s2以内,加速度和速度误差均变化较平稳;车钩力相对其他3类方法最小,变化也最平缓,最大车钩力仅为2 320 N;本文控制策略对列车期望速度具有较高的跟踪精度,有利于保证车钩安全,防止车钩断裂,并提高列车运行的安全性、平稳性及乘客舒适度.

摘要：城市轨道交通是解决城市交通拥堵问题最强有效的绿色交通方式,其高峰期客流激增且客流时空分布不均,而面向虚拟连挂的城轨列车动态灵活编组和群组追踪运行能有效满足复杂多变的城轨运营需求。本文剖析面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行过程,给出虚拟连挂列车群组最小安全追踪距离计算公式;以单列标准车长的线路路段为一个元胞单元,设计速度及位移更新规则,构建基于元胞自动机的城轨列车群组追踪运行仿真模型;以某市地铁2号线为背景,多角度仿真刻画面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行性能。仿真结果表明:面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行模型能有效缩短列车最小安全追踪间隔时间,城轨线路通过能力较移动闭塞制式提高78.4%;头车延迟引起的后续列车晚点总数量及总晚点时间更小,呈现出更佳的抗干扰性与恢复性能,且宜采用小编组列车实现虚拟连挂;动态混合编组的城轨列车群组追踪运行性能最佳,单一小编组的次之,大编组列车群宜在小编组列车群前面运行;城轨列车群组旅行速度总体上与平均站间距呈正相关;当列车发车间隔大于延迟时间时,平均站间距对列车群组的延迟影响不敏感,相反,则影响较为显著。研究结论能够为面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行决策提供技术支撑。

摘要：为研究城轨列车轮对磨耗预测的计算方法,实现轮对尺寸预测,以国内某地铁线路轮对尺寸实测数据为研究对象,分别提取轮径、轮缘厚度、轮径差及车轮位置四项特征参数,并分析特征参数对轮对磨耗率的影响规律,利用XGBoost算法建立轮径、轮缘厚度磨耗率的仿真模型,模型的测试结果显示平均计算误差在允许范围以内,表明本模型具备良好的磨耗率仿真计算效果。在此基础上,进一步建立轮径、轮缘厚度的预测模型,利用某节车半年实测数据对预测模型进行实用性验证,对比结果表明,基于XGBoost的轮对尺寸磨耗预测模型对走行里程8万公里内的轮径值、轮缘厚度值预测的平均误差分别不超过0.175mm、0.3125mm,具有较好的预测效果。

摘要：针对列车频繁牵引起动对车轮磨耗与疲劳损伤产生的影响问题,在恒定牵引力的基础上,探究了不同牵引特性曲线恒功率区转折点速度对车轮磨耗与疲劳的影响规律。采用SIMPACK和MATLAB软件进行联合仿真,建立了不同牵引特性下城轨列车动力学模型和基于Archard的车轮磨耗模型,分析在牵引电机不同起动转矩下牵引特性曲线恒功率区转折点速度对城轨列车轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度、磨耗面积以及疲劳指数的影响规律。结果表明:列车牵引起动过程中,电机起动转矩越大,轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也越大,而疲劳指数则越小;电机起动转矩一定时,随着列车牵引特性曲线恒功率区转折点速度的增大,轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也增大,疲劳指数则有所减小;当电机起动转矩从800 N·m增大到1400 N·m,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为6.9%和12.6%,而疲劳指数下降率最大为7.2%;当恒功率区转折点速度从50 km/h增加到80 km/h,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为4.4%和4.3%,疲劳指数下降率最大为1.9%。本文研究了车辆起动转矩与恒功率转折点速度变化对车轮磨耗与疲劳的影响规律,可为车辆牵引特性设计和电机控制以及车轮运维提供参考。

摘要：城市轨道交通(简称“城轨”)列车虚拟联挂是轨道交通领域的研究前沿,其目标是提升既有线上列车的运行效率,而其运行效率的提升主要体现在起车和停车阶段。为提升城轨列车虚拟联挂编组列车在起车和停车阶段的编组运行效率,文章提出一种虚拟联挂高效协同控制策略。其首先构建城轨列车编组内列车之间的相对制动模型,得到编组内列车之间的相对制动距离;接着,在协同控制层构建高效起车、停车目标函数,设计优化控制器,在约束下对目标函数进行求解,得到起车和停车阶段领航车和跟随车的关键决策信息;然后,研究操纵序列规划技术,分别得到领航车和跟随车的可执行操纵序列;最后,设计线性二次调节器(LQR)算法,对操纵序列进行精准跟随控制,得到执行指令。仿真结果表明,采用该虚拟联挂控制系统,城轨列车编组可在0~60 km/h车速范围内实现领航车和跟随车的停车时间间隔最小为1.6 s,有效提升了城轨列车编组在起车和停车阶段的运行效率。

摘要：为解决城轨列车中多台永磁同步电机牵引系统的转速协同跟踪问题,提出一种基于有向图的协同控制策略。为确保每个电机的转速一致,将每台电机视为单独的智能体,利用有向拓扑结构进行多个电机之间的信息传输;使用新型扰动观测器估计负载扰动,进而增强系统的抗扰动能力;使用模糊逻辑系统逼近系统模型的非线性部分,以保障控制精度。理论分析结果表明,所提出的协同控制策略具有有限时间稳定性;仿真实验结果表明,所设计的控制方案性能良好。

摘要：城市轨道交通列车虚拟联挂技术能有效解决客流时空分布不均衡的问题。从城轨列车编组运行准时性、舒适性和站台作业时间充足的关键需求出发,文章首先对列车的牵引和制动特性、车辆运动学和动力学模型进行了深入分析,提出一种信息集中决策型虚拟联挂协同速度规划算法,通过对算法的约束条件、目标函数和最优求解进行设计,计算出联挂编组随时间运行的位移、速度、加速度、牵引力/制动力、冲击率和工况的规划序列。现场试验结果显示,该虚拟联挂编组运行的到站时间差小于3 s、前后车停车时间差小于2 s、冲击率不超过0.1 m/s^(3)、牵引与制动工况切换平稳,表明采用该技术能有效实现列车编组安全、准时、舒适和高效的运行,为后续的工程化应用奠定了坚实的基础。

摘要：为了测试城轨列车关键设备运行时的振动环境状态是否符合相关标准,使用三轴加速度传感器结合多路并行采集设备和PC机共同组成了振动数据采集分析系统,完成了针对编码里程计、止动臂、转向架、轴箱和扭角5个关键部位的振动跟踪测试和记录。结合国家标准GB/T 21563—2018对测试结果进行比对分析,最终完成对车载设备运行工况环境的力场应力是否符合相关设计标准的评估。

摘要：为了提高列车的耐撞性能,采用基于模型的多目标遗传算法的优化方法,研究城轨列车方锥式防爬吸能结构碰撞力学参数的最优配置。设计一种方锥式防爬吸能结构,通过建立8编组列车碰撞纵向多体动力学模型,分析吸能结构不同力学参数配置对列车耐撞性能的影响;提出头车吸能量(EA)和列车总体减速度(TMA)的车体端部耐撞性评价指标,基于实验设计采用径向基函数法建立F,K和Fmax关于EA和TMA的响应面模型,并基于模型采用多目标遗传算法对防爬吸能结构的力学参数进行多目标优化。研究结果表明:在最优参数配置下,EA提高了1.933%,TMA降低了14.810%;优化后的力学参数配置方案降低了列车碰撞减速度,提高了头车吸能量占比和整车的耐撞性能。

摘要：列车制动模型是设计ATO精确停车控制策略的依据。本文通过分析城轨列车制动系统的构成、特性及其和驾驶员的接口,从面向控制的角度提出适合控制器设计的制动模型以及模型参数的辨识方法。现场实验表明:该模型能够较好描述城轨列车制动系统的动态特性,并且基于该模型的自动停车控制系统在实验中也取得了满意的性能。