车控牵引模式高速列车黏着控制研究

This research focuses on the key control theory and technical problems of the high speed train adhesive control system. In order to achieve high adhesion control performance, this study analyzes the high-speed train adhesion mechanism and wheel-rail relationship in detail. At present, there are some problems in the high-speed train adhesion control system, such as the mechanism of adhesion is not clear, the slip detection real-time performance is poor, the stability analysis is not thorough, besides, the control strategy needs to be further optimized. This research conducts an in-depth study of the above issues. On the basis of these studies, an adhesion control method of high-speed train with locomotive control traction system, based on adhesion mechanism analyze in the high speed and power distribution conditions, is proposed. The slip state is detected by electrical quantities in the method, and the stability of the method is analyzed by switched system theory. The adhesion control system hardware-in-the-loop simulation platform is built to verify and improve the proposed adhesion control method. The objective of this project is to provide theory and technology support for the high-speed train adhesion control system in the future.

该项目针对高速列车车控牵引模式下黏着控制系统的关键控制理论与技术问题开展研究。以实现高速列车高性能黏着控制为目标，在分析高速列车黏着机理、轮轨关系等条件的基础上，针对高速列车黏着控制系统中面临的黏着机理不明确、空转识别不及时、黏着控制稳定性分析缺失、黏着控制策略待优化等问题展开研究。项目分析机车在高速及动力分散条件下黏着机理，研究基于电气量空转识别方法、利用切换系统理论分析稳定性、研究车控模式下机车控制策略，并搭建基于机车控制单元DSP的黏着控制半实物仿真平台。利用计算机仿真及硬件在环半实物实时仿真验证并改进所提出的黏着控制方法。项目旨在为我国研制高速列车高性能黏着控制系统提供理论支撑和技术沉淀。

列车与轨道间的状态是影响高铁安全性的重要因素之一，轮轨间的黏着正是其中关键问题。列车的牵引和制动依赖于轮轨间的黏着，轮轨黏着恶化可能会引发牵引力下降，轮轨擦伤，甚至导致列车脱轨、侧翻等事故。. 针对这一问题，本项目针对高速列车黏着控制系统中面临的黏着机理不明确、空转识别不及时、黏着控制稳定性分析缺失、黏着控制策略待优化等问题展开研究。由于轮轨黏着复杂性和不确定性，影响黏着的因素众多。本项目紧抓高速列车速度高、动力分散、牵引电机并联的特点，研究快速空转识别及最大黏着点跟踪方法，提出了适用于高速列车的黏着控制方法。项目构建了黏着控制硬件在环半实物仿真平台，用于黏着控制算法研究及验证。实现了高效准确的黏着控制方法的开发及验证。所设计的半实物仿真+实车验证的研究方法大大缩短了黏着控制方法的研发周期并有效提高了实车验证效率，更降低了实车验证的风险系数。.研究成果为高速铁路黏着控制提供理论基础，并对高速列车高性能黏着控制技术发展起到积极的推动作用，具有重要的理论意义和广泛的应用价值。. 项目期间发表论文6篇，其中SCI 3篇，EI 3篇.授权发明专利1项。项目支持培养硕士研究生7人，毕业4人。获得四川省科学技术进步奖一等奖1项。. 部分成果已应用于高速列车黏着控制系统，包括CRH5、复兴号CR200J、CRH6F等动车组，实车运行结果良好。同时已签订企业合作项目致力于开发具有自主知识产权的黏着控制器。. 进一步的科研工作聚焦于川藏铁路长大坡道、气候多变等复杂环境下的轮轨黏着控制，这对川藏铁路列车牵引力和制动力的稳定发挥，以及列车的安全可靠运行至关重要。