高速动车组制动防滑控制策略研究

This project takes high-speed EMUs as the research object, its purpose is to establish the anti-skid braking control system model of the high-speed EMUs, and then to study the anti-skid braking control strategy of EMUs. Through the comparison of anti-skid braking control system modeling method of the current high-speed EMUs, the system is divided into control subsystem, gas brake subsystem and execution subsystem. Then adopt the multi-disciplinary coordination analysis method to establish the anti-skid braking control model; Study the anti-skid braking control strategy and the anti-skid criteria including the speed difference, deceleration and slip rate to find out the law of its variation change along with speed, then formulate and design a reasonable threshold value of anti-slip criterion; Study the influence rule of the exhaust strategy of anti-skid valve and the indefinite parameter of braking system on the anti-skid braking performance of the brake system, and then establish a method for evaluating the performance of the anti-skid control system.

本项目以高速动车组为研究对象，其目的在于建立高速动车组制动防滑控制系统模型，进而对动车组制动防滑控制策略进行研究。通过对当前高速动车组制动系统建模方法进行比较，将其分为控制子系统、气制动子系统和执行子系统，采用多学科协同分析方法，建立制动系统防滑控制模型；对动车组常用的速度差、减速度和滑移率等防滑判据和防滑控制策略进行研究，找出其随速度变化的规律，制定和设计合理的防滑判据阈值；研究防滑阀的排气策略和制动系统的不确定参数对制动系统防滑性能的影响规律，搭建制动控制系统半实物仿真平台对防滑控制策略进行试验验证，为高速动车组制动防滑控制系统的设计和参数优化提供参考。

本项目针对高速列车制动防滑控制相关的关键理论问题，基于多学科协同分析理论，将制动防滑控制系统分为控制子系统、气制动子系统和执行子系统建立了模型；对制动防滑策略的控制理论基础等进行了深入研究，基于最优控制分析方法论证了防滑控制判据参数的选取和设定依据以及优化方法，提出了基于在线估计方法的最优滑移率防滑控制策略；按照高速动车组制动系统的工作机理，搭建了制动防滑控制半实物仿真试验平台，研究了制动系统结构性能参数和速度差、减速度和滑移率等防滑判据参数以及排气策略对防滑控制性能的影响规律，并完成了制动防滑控制策略的试验验证。为高速动车组制动防滑控制系统的设计和参数优化提供了参考。基于高速动车组1:1单转向架滚动试验台进行了黏着特性试验，完成高速动车组空气制动工况下黏着系数与滑移率、速度、轴重等关系的试验研究，分析了大滑移工况下的黏滑特性，试验现象表明，通过控制轮对的滑行状态可改善轮轨黏着状态，缩短列车制动距离，对于防滑控制策略优化和控制器改进具有重要意义。