摆式列车倾摆控制信号预测及动力学仿真

为研究摆式列车倾摆控制信号预测方法,建立“动车＋拖车＋拖车”3辆车编组的摆式列车机电耦合系统动力学模型。建模中考虑了列车系统中存在的轮轨蠕滑力非线性、钩缓作用力非线性和悬挂力非线性。摆式列车通过安装于头车前转向架的陀螺仪在线检测曲线,对测出的横向加速度信号进行滤波和实时生成倾摆控制信号。为了补偿加速度信号的滤波延时,对倾摆控制信号的预测分别采用线性插值法和线性BP神经网络预测,并仿真研究摆式列车曲线通过性能。数值仿真结果表明：线性插值法预测和神经网络预测均能有效补偿加速度信号的滤波延时,使头车及时倾摆,大幅度降低未平衡横向加速度;在输入信号波动较大和预测时间较长时,神经网络预测效果更好;倾摆控制信号的预测方法对车辆动力性能影响不大。     

机车车辆车体倾摆控制技术

机车车辆车体倾摆控制对于提高列车的曲线通过速度及乘车舒适性至关重要。文中介绍了进行车体倾摆控制的摆式列车、倾摆装置及其控制方式，阐述了日本及意大利等国的车体倾摆控制新技术、新动向。     

摆式列车倾摆机构结构参数的优化计算

运用摆式列车能够使车体在经过曲线区段时倾摆一定角度,以弥补线路超高的不足,从而在保证旅客舒适度的前提下提高列车的曲线通过速度,实现全程旅行速度的显著提高.摆式列车是在既有线路改造较小的情况下,实现提速的一种经济有效的方案.本文提出了摆式车体倾摆机构的运动模型及优化目标,并建立目标函数进行优化计算进而求出各构件的结构参数,对摆式列车的研制有借鉴作用.     

摆式列车主动倾摆控制的数值仿真研究

为了仿真研究摆式列车倾摆控制信号的生成和倾摆控制规律,笔者建立了摆式列车机电耦合动力学模型和倾摆系统模型。该模型通过位于头车一位构架上的陀螺仪实时检测曲线,由同一位置的横向加速度滤波信号得到倾摆控制信号,并用线性预测法得到头车和第二辆车的倾摆控制信号。设计了倾摆系统的P数字控制器和H∞鲁棒数字控制器。采用数值积分方法进行仿真计算,研究了各种计算工况下2种控制器的控制效果。针对倾摆角度、角速度和角加速度进行比较分析,结果表明,2种控制器都能很好地跟踪倾摆控制信号,在有反馈干扰或控制信号突变时,鲁棒控制器可以更好地抑制倾摆角加速度;减小P控制的比例系数可以降低倾摆角加速度,但跟踪性能变差。     

最近的车体倾摆系统技术动向（待续）

介绍了日本及其他国家摆式列车的概况,着重阐述了应用于摆式列车的倾摆机构、曲线位置检测、车辆定位、车体倾摆作动器等新技术的发展动向。     

NEXT250的开发

介绍了窄轨２５０ｋｍ／ｈ高速摆式列车计划的实施情况，为解决高速列车通过曲线时的稳定性，采用了新型车体倾摆机构和有源独立旋转车轮转向架。     

摆式列车加速度检测系统中的传感器容错研究

准确可靠地获得剩余离心加速度对于摆式列车正确的倾摆和安全运行至关重要，计算了加速度检测系统在综合可靠性下的最优并联传感器数，针对传感器的失效过程和形式，确定了传感器故障的决策逻辑和故障判断的门限参数，实例仿真表明，多单元硬件冗余和相应的故障决策逻辑对于提高摆式列车剩余离心加速度检测的可靠性是切实可行的。     

摆式列车倾摆机构的故障检测和容错控制研究

提出摆式列车机电式倾摆机构的故障检测系统的构成，用自适应扩展卡尔曼滤波方法对倾摆系统的工作状况作出估计，推出了相应的故障检测律，针对实验室的摆式列车试验台作了计算机仿真。对倾摆系统控制器和传感故障提出容错控制方法，解决了故障发生后车体需要摆回正常位置的问题。     

伪微分反馈次变量控制在倾摆系统中应用的仿真与试验研究

论述了伪微分反馈次变量（ＰＤＦＳＶ）控制方法。在摆式列车机电式倾摆系统中采用ＰＤＦＳＶ设计控制器，以加速度为次变量，能保证在倾摆过程中车体的加速度在允许值范围内，仿真和试验证明了这种控制器是切实可行的。     

摆式列车研制的相关问题

由于车体倾摆技术的采用,在设计和使用摆式列车时必须考虑一系列的由倾摆车体而引发的新问题,现就摆式列车设计、运用的一些特有问题进行讨论.这些问题包括倾摆机构运动学要求、摆式列车动力学要求、限界要求、旅客舒适度要求、线路缓和曲线要求等.     

摆式列车线路检测信号的动态自适应滤波研究

为提高摆式列车检测系统的精度,针对传统数字滤波器的不足,将非平稳随机信号时变模型参数的自适应估计与普通卡尔曼滤波算法相结合,提出一种能有效消除或削弱测量信号中高斯白噪声的卡尔曼动态自适应滤波方法及数学模型。实时建模精度是实现卡尔曼动态滤波的关键。通过对具有不同遗忘因子的递推最小二乘算法的分析和比较,结果表明,带自适应遗忘因子的递推最小二乘算法(RLSAF)由于其遗忘因子能根据信号本身的统计特性的变化自适应地进行调整,因而对非平稳随机信号具有很强的跟踪性能。采用基于RL-SAF算法的卡尔曼动态自适应滤波方法,能实现摆式列车线路检测信号(陀螺仪角速率信号)的有效滤波。     

新型列控系统列车综合自主定位技术研究

安全、准确、高可靠的列车定位技术是列车运行控制系统的基础和核心.现有列控系统的列车定位技术依赖轨道电路,建设及运维成本高,难以适应高海拔铁路的恶劣应用环境.为此提出一种基于卡尔曼滤波的多源融合测速定位技术方案,综合利用卫星导航信息、轮速传感器信息、加速度计信息、应答器信息等,进行列车走行距离和速度计算,可以摆脱对轨道电...     

摆式列车过曲线时的圆锥运动效应及其补偿算法研究

分析了摆式列车过曲线时的圆锥运动效应及其对角速率陀螺仪测量结果的影响,提出了圆锥误差补偿的"多子样"算法。仿真计算表明,采用该补偿算法能有效地提高摆式列车姿态解算精度,对于保证摆式列车正确倾摆具有重要意义。     

面向铁路巡检的无人机飞行路径规划方法

目前,铁路线路巡检主要仍由工作人员完成,这种人工检测方法费时费力,效率较低,且很难完成地质灾害区域、悬崖、桥梁等恶劣环境下的铁路线路检测。为了提高铁路检测效率,满足恶劣环境下铁路线路巡检需求,基于无人机、实时动态测量仪、云台、相机等设备搭建了一个铁路巡检平台,用于拍摄铁路线路的实况视频。并基于三次样条插值法建立了无人机飞行路径模型,用于规划铁路巡检平台的飞行路径。实验结果表明,使用无人机飞行路径模型生成的无人机飞行路径与铁路线路贴合度较高,证明方法有效。     

摆式列车受电弓基座导轨设计及运动分析

摆式列车技术的运用使铁路小半径曲线密集型线路的运行速度得到有效提高，世界各国铁路部门积极发展和推广应用摆式列车，以进一步提高运营效益，本文根据对摆式列车受电弓技术的要求和车体摆式机构运动形式，运用半解析半数值方法确定了受电弓活动其座导轨形状和几何尺寸，同时又分析了受电弓活动基座运动控制作动器的位形和运动状态，数据结果可作为受电弓活动基座动力学控制依据。     

基于MEMS加速度计和陀螺仪的姿态检测系统

本文根据微机电系统(MEMS)加速度传感器的工作原理和特点,对姿态检测系统的原理、组成以及数据采集进行了研究.提出了一种基于MEMS三轴加速度传感器和陀螺仪的倾角检测系统的实现方法.采用加速度计和陀螺仪的数据融合,有效地提高姿态检测系统的检测精度.     

作动器故障时摆式电动车组受电弓主动倾摆控制系统的自动容错控制方法

通过分析摆式电动车组受电弓主动倾摆控制系统的结构和工作原理,建立其状态方程和非完全失效故障情况下作动器模型.考虑到倾摆控制系统参数和作动器故障的不确定性,采用基于参考模型的自适应容错控制策略,通过将故障作动器损失的驱动力平均分配给其他无故障的作动器,实现作动器驱动力的重组.以某摆式电动车组的受电弓主动倾摆控制系统作动器发生故障为例,对电动车组以120km·h-1速度通过半径为800m的圆曲线线路时的容错控制进行仿真研究.结果表明;倾摆控制系统能够跟踪给定的参数输出并使状态跟踪误差迅速收敛为0,基于自适应容错控制技术设计的自适应故障补偿控制器能够有效实现部分作动器故障后作动器驱动力的重组,表明给出的自适应容错控制方法完全适用于摆式电动车组受电弓主动倾摆控制系统的不确定性运行环境.     

基于混合开发模式的铁路外部环境管控地理信息平台设计与实现

铁路外部环境管控作为铁路运营的重要组成部分，存在信息化水平低、数据不规范等问题，为解决以上问题，在深入研究其工作业务基础上，制定了一套铁路外部管控综合解决方案，采用混合开发模式搭建了铁路外部环境管控地理信息平台，基于Chromium嵌入式框架和Hybrid App下的WebView开发技术分别设计实现了PC端铁路外部环境管控子系统和移动端铁路周边环境智能巡检App，该平台实现了铁路外部隐患外业智能化巡检、内业“一张图”管理、台账管理、多角度全方位统计分析等功能，提升了铁路外部环境管控的信息化和自动化水平，减轻了铁路外部环境从业人员的工作压力，解决了目前铁路外部环境管控中的部分问题。     

铁路工务检测数据综合信息平台的设计与实现

在分析工务检测数据管理现状的基础上,提出构建检测数据综合信息平台的方案,并详细阐述各种检测数据的采集、存储、管理的方法,从而为铁路运输安全生产和维修计划的科学制定提供依据.     

基于GSM-R的通信模组管理平台的设计与研究

GSM-R通信模组是铁路物联网的重要信息传输工具,通信模组能够使得布设在铁路沿线的传感器具备网络接入能力,同时能够保证通信过程的安全可靠,进而保障高速铁路运行的安全稳定和高效运转。设计一种基于GSM-R的通信模组管理平台,用于实现对GSM-R通信模组的安全接入、行为管控、业务分析以及服务分析,辅助铁路上传感器间信息的安全传输,大大促进铁路物联网的发展和应用。