混合动力现代有轨电车仿真系统研究

针对一类车载储能式混合动力现代有轨电车,考虑样车动力系统总成和控制系统优化的需求,介绍有轨电车的混合动力系统结构和工作原理,分析混合动力有轨电车系统的能量流和数据流,通过开发系统中关键部件的模型,建立基于"后向仿真为主,前向仿真为辅"混合仿真方法的混合动力现代有轨电车仿真系统。以某车载储能式混合动力现代有轨电车为研究对象,对其在一条规划线路上的运行过程进行仿真分析。仿真结果表明,仿真系统可根据不同动力系统的配置参数,快速的仿真计算整车的动力性能和储能系统的工作状态,满足了混合动力有轨电车样车研发的前期验证需求,为储能式有轨电车的零部件选型、参数匹配优化和控制系统的开发提供支持。     

基于钛酸锂电池的短编组有轨电车车载储能方案仿真分析

适用于中小城市的短编组车载储能式低地板有轨电车由于全线仅需在车站设充电站，在正线区间不需要架设接触网，对城市景观及限高几乎无影响而在近年得到快速发展，但因短编组有轨电车车长较短，车顶安装空间受限，因此其车载储能装置容量非常有限，导致其在线路沿线设置的充电站数量较多，成本较高。为提高有轨电车车载储能装置容量，采用钛酸锂电池代替有轨电车常用的超级电容并在保山有轨电车T1线实际线路上进行了仿真分析，仿真结果表明，采用钛酸锂电池代替超级电容后，在相同体积下车载储能装置容量可提高近1倍，区间充电站数量约为原数量的1/2，降低了工程实施费用及后期充电站检修维护成本。     

无接触感应供电有轨电车自动驾驶节能运行研究

针对无接触感应供电有轨电车进行了无人驾驶速度曲线优化研究,为得到相对优化的自动驾驶运行策略,首先建立了列车运动学模型、车载储能装置电路模型和储能系统能耗计算模型,以储能系统能耗、准时性为目标建立无接触感应供电有轨电车节能运行优化模型,采用基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法进行求解优化。以国内某条实际线路为例,通过建模仿真对比验证优化结果。该方法具有较好的可行性,可以为有轨电车无人驾驶运行优化提供参考。     

新能源列车车载储能数据采集系统设计及储能系统运行寿命分析

研究一类基于STM32的数据采集系统,采集并储存有轨电车车载超级电容的电压/电流数值。首先介绍该数据采集系统中硬件部分的各个功能区域,随后设计了数据采集系统的软件部分,编写了ADC采集的程序并通过GPRS 4G无线通信模块发送数据,通过SD卡储存数据,将其用于有轨电车线路测试,得到了相应的电压/电流曲线。后续依据储能系统的退化特征,分析了储能电容寿命衰减的影响因素,提出了不同温度和电压下超级电容寿命的预测方法,为超级电容的合理使用提供了参考依据。     

一种储能式有轨电车续航里程的估算系统及方法

储能式有轨电车以其技术通用性,成为国内城市普遍采用的区间无触网牵引制式有轨电车系统。首先提出储能式有轨电车续航里程估算系统,并介绍各个组成模块的功能和特点,然后详细介绍基于KNN算法的续航里程估算算法。储能式有轨电车最大续航里程系统可以更加准确、快速地估算列车的最大续航里程,从而使运营人员实时掌握列车的运行状况,并可有效辅助智能充电系统制定对列车进行充电的充电策略。     

有轨电车超级电容储能系统参数研究及仿真

有轨电车是城市轨道交通的重要组成部分,超级电容器作为一种新型的节能环保储能装置,已经被应用到诸多领域。文章介绍了有轨电车超级电容器储能装置,并对储能装置所需能量进行计算。通过对计算结果的分析研究超级电容器的相关参数,设计一套超级电容器储能装置,可以实现20s以内快速充电的需要;并对超级电容器储能装置在工作状态下充电放电的仿真验证,满足有轨电车正常运行的电能需求。     

燃料电池有轨电车能量管理策略多目标优化

为研究一类以质子交换膜燃料电池、超级电容和动力电池为动力源的混合动力有轨电车能量管理问题,首先介绍该类有轨电车的混合动力系统结构和工作特点,提出一种基于系统工作模式的逻辑门限式能量管理策略,工作模式的切换通过多个控制参数来实现。针对该能量管理策略中控制参数的不确定性,应用多目标遗传算法,将整车超级电容和动力电池的最小配置成本以及有轨电车运行的能耗、准时性、准地点停车作为优化目标,对影响列车动力性能的主要能量管理策略控制参数进行优化。以国内某规划线路为实例,在已通过实车试验数据验证的系统仿真模型中进行优化分析,优化结果表明,在保证列车动力性能的前提下,优化后列车的总牵引能耗减少了约12.5%,回收的再生制动能量增加了约14.5%,燃料电池的平均效率提高了约0.83%;同时通过优化得到了超级电容和动力电池的最小容量配置,为整车车载储能系统的冗余配置提供参考。     

150kW车载PEMFC发电系统DC/DC变换器研究

PEMFC系统在工作过程中输出电压范围波动较大,因此与其级联的DC/DC功率变换器起到了至关重要的作用。现针对150 k W车载PEMFC发电系统DC/DC变换器系统展开研究,自主设计了拓扑结构,并针对该系统分别在模拟和实际有轨电车工况中进行了测试,结果表明,所设计的DC/DC变换器系统完全能够满足PEMFC混合动力有轨电车运行的要求。     

自主化五模块储能低地板有轨电车制动系统设计

介绍了我国首列采用混合储能供电的浮车型100%低地板有轨电车的制动系统整车要求、系统设计、主要功能和参数以及试验验证,通过试验数据表明该制动系统满足整车使用设计要求。     

规则控制与行驶工况相结合的现代有轨电车能量管理策略

规则控制具有鲁棒性强、灵活性高等显著优势,逐渐成为优化储能式现代有轨电车能量管理性能的经典方法,但也同时面临过于依赖专家经验与工况适应性差的问题。为此针对有轨电车用锂电池/超级电容混合储能系统,在传统模糊逻辑控制的输入中同时引入道路坡度和运行速度,提出一种动态功率分配新方法。依据行驶工况制定隶属度函数与论域,调整超级电容高功率密度响应时刻,优化列车动力性能;采用粒子群算法对模糊控制规则权重寻优,在保证列车功率需求的同时降低锂电池峰值电流,延长储能系统使用寿命;并将所提策略应用到北京现代有轨电车西郊线路数据的算例对比验证中。结果表明,融合行驶工况信息的模糊控制相较于传统模糊控制实现了在功率分配、锂电池和超级电容荷电状态偏移范围、锂电池运行应力及储能系统整体效率方面的多重最优,且再生制动能量回收率有显著改善;通过粒子群算法对规则权重寻优相较于传统固定权重方案使锂电池峰值电流降低31.02%,列车续驶里程提升了22.45%,且算法在迭代7次以内能够找到全局最优解,运算速度快,易于实现。     

矿山运输设备动力学特性分析

建立了大型矿车与矿井运输轨道的耦合动力学模型,根据牛顿第二定律建立了矿车振动数学模型,根据伯努利一欧拉梁模型建立轨道振动数学模型,以Simulink为仿真工具对矿车越过轨道连接处的台阶时车体及轨道的振动特性进行了动态模拟。在频域及时域范围内分析了矿车及轨道的振动特性,提出利用摩擦吸能装置来吸收矿车振动能量,从而控制其振动。     

矿车与柔性车挡碰撞过程仿真分析

多盘摩擦吸能器与柔性车挡联动,可以有效地将矿车的动能转化为摩擦热。钢丝绳是多盘吸能器的重要组成部分,其受力是多盘吸能器设计的重要参数。为了准确分析钢丝绳受力的变化规律,建立了相应的非线性仿真模型,从而分析了矿车与柔性车挡之间的碰撞规律。     

矿车车体减振特性分析

建立了矿车车体振动的力学及数学模型，运用控制理论分析了车体对阶跃激励的响应特性，得到了车体振幅变化规律及矿车振动力学模型中阻尼系数与车体振幅之间的关系，从而提出在矿车上安装干摩擦阻尼器，以增大系统的阻尼系数，减小车体的振幅。通过建立Simulink仿真模型，对具有不同阻尼系数的矿车车体的振动过程进行了动态模拟，从而证明增大阻尼系数可以减小车体的振幅。     

基于PC-PLC的轨道矿车实时监控系统设计

根据井下巷道内轨道矿车的运行情况,设计一种实时检测和显示过车数量、速度、载重量并具有防追尾事故报警功能的监控系统.该系统主要由井下计轴器、巷内信号灯、现场PLC和井上PC组成,基于VB开发了界面友好的监控软件.     

斜井提升系统动力学计算及跑车防护问题探讨

矿井提升过程中松绳、断绳的事故时有发生,文中建立了斜井提升系统矿车卡住时的动力学模型,研究了斜井提升矿车卡住和紧急制动松绳时的钢丝绳动力学特性,对跑车防护问题进行了探讨和分析。     

船舶气象仪数据存储板的设计与实现

早期的船舶气象仪无数据存储功能,于是对其进行适应性改进,研制了数据存储板,用于存储来自气象仪内部CAN总线上的气象参数。从总体设计、硬件设计、软件设计等方面阐述了数据存储板的研制过程。测试证明,该数据存储板稳定可靠,应用效果良好。     

城轨交通车辆应急自牵引能耗需求分析及仿真

当牵引网无法正常供电时,城轨车辆通过车载储能系统作为储备电源实现应急移车,从而将列车安全行驶至车站疏散乘客,避免造成人身伤害和经济损失。针对上述情况,结合上海轨道交通11号线车辆电气参数及线路情况,基于PSCAD／EMTDC仿真软件对城轨车辆的电气特征进行建模并通过现场试验数据对仿真模型进行校验和修正。定性分析了车辆应急自牵引时不同运行工况对功率、能耗需求的影响。最后,基于上海轨道交通11号线昌吉东路站至赛车场站的区间线路,通过仿真模型计算车辆在特定工况下应急自牵引时的功率、能耗需求。     

基于嵌入式系统的一体化故障录波器

为实现传统变电站向数字化变电站的平稳快速过渡,介绍了一种基于嵌入式系统的一体化故障录波器实现方案,该方案基于嵌入式Linux操作系统,使用基于PowerPC和FPGA管理板及DSP和FPGA的采样板进行开发,辅以高效串行总线实现内部数据交换,采用无旋转部件的大容量电子盘作为存储介质.设计的一体化故障录波器既可以用于常规变电站,又可以用于数字化变电站.     

集成涡流板分离系统的(火用)分析

依据热力学第一、第二定律,建立适合集成涡流板系统(火用)分析的热力学模型.结合实验对集成涡流板系统进行(火用)分析,得到入口压力、温度、涡流室数量等因素对集成涡流板系统的(火用)效率的影响,为集成涡流板理论与实验研究提供一种新的途径.