高速动车牵引传动监测系统硬件设计

国产高速动车组投入使用前,需要对其进行性能测试,牵引传动系统是列车控制的核心,对其关键电气参数工作状态的监测对列车安全、可靠运行至关重要.详细介绍了基于CPCI总线技术的便携式高速动车牵引传动监测系统的硬件研制.首先介绍了CRH380型高速动车组牵引传动单元的组成及测试要求,然后详细介绍了监测系统硬件构架,阐述了牵引系统电气参数从采集处理到显示存储等功能的硬件实现方法.该测试系统具有小型化和通用性,为列车牵引系统工作状态的测定提供了科学的技术手段和评判依据,具有较高的应用价值.     

基于ZigBee的动车组牵引传动系统温度实时监测研究

根据动车组温度参数监测的必要性以及复杂测试环境对监测系统提出的新要求,研制了基于无线传感器网络的牵引传动系统温度实时监测系统.给出了基于ZigBee协议的监测系统总体结构设计以及网络节点设计,利用LabVIEW软件开发平台,结合状态机、多线程等关键技术,实现了温度信号的无线通信、处理、显示、保存以及人机交互等功能.应用结果表明,该系统运行稳定、测量精度高、可扩展性强,为列车的安全运行提供了更可靠的保障以及更便捷的在线监测方式.     

动车组LSSVM建模与速度跟踪控制

动车组运行环境复杂多变、运行过程中空气阻力对动车组运行性能有较大影响,基于线性模型的动车组运行控制策略难以满足高精度跟踪给定速度-位移曲线要求。提出一种动车组非线性模型描述及其运行速度控制方法。首先,基于动车组牵引特性和系统运行数据,建立了动车组LSSVM非线性模型;给出了基于LSSVM模型的动车组运行速度控制方法。基于CRH380AL型动车组运行数据的仿真结果验证了该方法的有效性。     

高速动车组多模型切换主动容错预测控制

高速动车组持续高速运行,对控制系统的可靠性和抗干扰能力提出了更高要求.结合高速动车组非线性动力学特点和系统运行数据,应用减法聚类和模式分类算法建立高速动车组多模型集;为适应对象和扰动特性的变化建立高速动车组自适应模型;采用基于累计误差最小的切换策略在线选择最优控制模型,据此设计主动容错预测控制算法来实现高速动车组安全高效运行.最后,仿真实例验证了该方法的有效性.     

动车组牵引电机温升测试系统设计研究

动车组牵引电机温升变化状态是评估动车组安全可靠运行的重要指标之一;基于工程计算测温原理对动车组牵引电机温升测试系统的设计进行了研究;在对工程计算方法进行分析的基础上,完成了基于CPCI总线的测试系统的硬件设计,并基于LabVIEW软件开发平台对系统软件进行了设计,同时采用线性插值法实现温度数据的处理,提高了测试精度;系统通过对某一型号试验动车组牵引电机的实际温升测试,获得了包括时间、速度、温度信号在内的3 720组实测数据,并得到相应的温升变化曲线;当进风口温度稳定在31℃左右时,随着动车组速度的变化,牵引电机的温升也不断变化,在160℃左右,温升达到最高,试验结果达到了预期效果。     

高速列车牵引系统故障诊断与预测技术综述

高速列车因其舒适、便捷、安全和准时, 已成为我国主流的城际间交通工具.CRH(China railway high- speed)动车组高速列车是一个大型复杂的机电耦合系统,作为其重要组成部分,牵引控制系统的可靠性对于高速列车的安全运行至关重要.随着在轨运行时间的增长,牵引控制系统中的很多部件都会发生不同程度的性能衰退,并引发各种故障,给高速列车的安全运行带来潜在的危险.鉴于此,针对牵引变压器、牵引变流器(整流器、逆变器)、牵引电机、转向架系统、牵引/制动控制单元等与高速列车牵引系统相关的重要部件和单元的故障诊断、容错控制与预测方法进行现状调研和分析,并对每种方法的基本思路、现阶段进展以及适用条件等进行了介绍,最后陈述了高速列车牵引控制系统故障诊断与预测领域尚待解决的问题.     

轨道车辆牵引电机负载模拟系统建模及仿真

在轨道牵引系统研究中,真车试验有着成本高、周期长、实现困难等诸多缺点,而搭建轨道车辆牵引电机负载模拟平台就可弥补这些缺点。本文提出了搭建交流电机——直流电机负载模拟平台的方法,推导出了牵引电机轴上的等效负载转矩及等效负载惯量,并基于高速动车组CRH2搭建了负载模拟平台Matlab/Simulink仿真模型。     

基于OptiTrack系统的风洞车顶绝缘子变形测量研究

车顶绝缘子是高速动车组高压系统的重要组成部分,在动车组高速运行时若车顶绝缘子发生变形粘连将会对动车组运行造成安全隐患,因此,有必要对其在高速运行状态下的变形特性进行定量测量。近年来,基于光学原理的测量技术开始应用于风洞试验,其中OptiTrack系统是一种基于多目立体视觉技术的光学测量设备,因其测量精准度高,视场可扩展等优点,已应用于多种试验研究。对该系统的组成和工作原理进行了说明,详细介绍了其在车顶绝缘子变形测量试验中的应用情况。     

高速动车组强耦合模型的分布式滑模控制策略

高速动车组是由多节车辆与钩缓装置链接而成的复杂系统. 将钩缓装置等效成弹簧 ? 阻尼器系统, 分析动车组运行过程中钩缓装置对相邻车辆作用的动力学机理, 明确作用方式, 建立高速动车组的强耦合模型. 根据列车模型动力或制动力输入的分散特征, 设计分布式神经网络滑模控制策略, 对高速动车组进行速度跟踪控制. 为减小速度跟踪过程中未知因素对高速动车组控制精度的影响, 利用列车历史运行数据, 采用历史工况数据中心对当前控制律输出进行补偿以提高控制精度与实用稳定性. 采用高速动车组运行仿真平台的仿真实验结果表明, 该建模方法较以往多质点模型更能体现高速动车组运行特性, 且采用补偿规则的控制策略优于传统控制效果.     

基于PI控制的内燃动车组柴油机恒功率控制技术

柴油机在非恒功率输出时,不仅燃料效率低,而且可能会产生较大的机械应力,导致机械部件的磨损和破坏。为确保内燃动车组柴油机高效运行,基于内燃动车组柴油发电机组恒功率输出的运行模式,文章提出了一种比例-积分控制方法,实现了负载侧牵引系统功率稳定跟随柴油发电机组的输出功率目标值,通过负载侧恒功率运行保障发电机组的恒功率稳定输出,从而提高柴油机燃油经济性。经过仿真及试验测试验证,采用此控制方法,负载功率稳态波动在±2%以内,实现了内燃动车组柴油机恒功率运行及负载功率对目标值的实时跟随。     

基于PROFIBUS智能断路器通信模块设计与实现

针对智能断路器联网监控应用提出的高速、实时通信技术要求,设计基于PROFIBUS DPV1协议的智能断路器通信模块。介绍了系统组网应用,基于数据对象映射的通信协议转换机制,PROFIBUS DPV1协议的实现;给出了主要硬件设计方案及软件设计流程。实际运行结果表明该模块有效的实现了智能断路器的实时监测与联网控制。     

基于LabVIEW的高速列车远程监测系统设计

随着高铁运营速度的不断提高,对高速列车进行长期的实时监测,有利于保障列车的行车安全.在明确监测需求的基础上,开发出基于LabVIEW的高速列车车下设备舱远程监测系统.系统以LabVIEW软件为编程平台,以NI CompactRIO硬件结构体系为载体,选择可重复配置的FPGA数据采集模块进行数据采集,数据传输采用DMA FIFO方法,实现了车下设备舱关键受力部位吊架和支座数据的高速采集、实时显示、远程传输等功能.通过远程监测系统对采集的数据进行实时查看,可以实时掌握列车的运行状态,对维护列车运行的安全性和稳定性具有重要意义.     

基于WebSocket和ArcGIS Server的高铁基础设施在线监测系统

为了提高高铁基础设施安全监测的信息化水平,实现监测超标预警的实时性,研究实现了高铁基础设施安全监测管理系统.利用ArcScan进行影像矢量化和属性数据录入,系统业务数据库采用Oracle 11g,并在其中建立基于ArcSDE的空间数据库,通过ArcGIS Sever发布地图服务.系统采用B/S体系结构,利用WebSocket技术实现服务器端和浏览器端的实时通信,调用ArcGIS API for JavaScript开发系统GIS模块,实现了监测超标点实时预警功能.通过在试验工程中的应用表明,该系统实用性强,实现了监测超标的实时预警,具有较高的应用价值.     

高速列车牵引传动系统故障测试与验证仿真平台研究

牵引传动系统作为高速列车能量传递与转换的核心部分, 是保障高铁安全稳定运行的关键系统之一. 故障测试与验证平台是确保实时故障诊断技术在高速列车上有效应用的重要手段和途径. 围绕高速列车牵引传动系统故障测试与验证平台中面临的挑战性问题和关键技术, 本文从故障注入、仿真可信度评估、算法性能评估和仿真平台实现等方法和技术方面进行分析, 并针对上述难题概述了一些解决方案, 提出并构建了一种集高速列车实时仿真、故障运行行为逼真模拟以及随机故障测试和故障诊断算法评估于一体的牵引传动系统故障测试与验证实时仿真平台. 最后, 总结展望了高速列车安全监测验证平台未来研究方向.     

基于多智能体模型的动车组分布式预测控制（英文）

The distributed-power electric multiple units(EMUs) are widely used in high-speed railway. Due to the structural characteristic of mutual-coupled power units in EMUs, each power unit is set as an agent. Combining with the traction/brake characteristic curve and running data of EMUs, a subtractive clustering method and pattern classification algorithm are adopted to set up a multi-model set for every agent. Then, the multi-agent model is established according to the multi-agent network topology and mutual-coupled constraint relations. Finally, we adopt a smooth start switching control strategy and a multi-agent distributed coordination control algorithm to ensure the synchronous speed tracking control of each agent. Simulation results on the actual CRH380 A running data show the effectiveness of the proposed approach.     

基于多智能体模型的动车组分布式预测控制

以高速铁路普遍采用的动力分散式动车组为研究对象.针对动车组由若干动力单元相互耦合组成的结构特点,以各动力单元为智能体.结合动车组牵引特性曲线和实际运行数据,应用减法聚类和模式分类算法建立各智能体多模型集.依据各智能体网络拓扑结构和相互耦合约束关系,建立动车组多智能体模型.针对各智能体的耦合约束,采用PID和GPC相结合的平稳起动切换控制策略和基于邻域优化的多智能体分布式协调控制算法,实现各智能体对给定速度的同步跟踪.基于CRH380A型动车组运行数据的仿真结果验证了本文方法的有效性.     

基于OWDP的高速IP网络性能实时监测技术及其安全实现

本文旨在提出一种安全的基于 OWDP的高速 IP网络性能监测方案 .在分析了 OWDP协议以及基于 OWDP的高速 IP网络性能实时监测体系的基础上 ,本文分析了协议以及该监测体系所存在的安全性问题 ,并提出了一种面向OWDP的基于改进的 Otway- Rees身份认证协议的安全性实现方案 .这一方案面向网络性能实时监测要求 ,既保留了OWDP协议简单高效的特点 ,也为高速 IP网络性能监测过程的抗攻击性提供了强有力的安全保障     

地应力监测中定位与姿态数据采集系统设计

针对地应力低频电磁监测中高效数据采集、精准授时和实时定姿定位问题,设计并实现了基于嵌入式的定位与姿态测量模块相结合的实时数据采集系统,以ARM微处理器(S3C6410)和嵌入式Linux作为系统控制核心平台,详细介绍了系统软硬件设计架构,设计并完成定位与姿态测量特征数据提取算法,基于LCD触摸屏和Qt/Embedded进行数据采集处理终端的图形用户界面设计并实现人机交互;另外,系统在完成控制显示等功能的同时能将所需数据实时存储至SD卡,为后续数据分析提供依据。系统联调与外场实验验证表明：该系统能够完成定位与姿态数据的实时采集和处理,数据获取效率较高,有效解决了地应力监测中的实时定姿定位,能够高速、实时、可靠地进行地应力低频电磁监测。     

基于压电加速度传感器的天车监测系统设计

天车吊运系统不能实时监测大车、小车的运行速度和行车位置,为实现对天车的实时监测,将压电式加速度传感器应用到天车吊运系统中;介绍了加速度传感器的基本原理;阐述了振动信号采集系统的硬件组成,并利用图形化开发工具LabVIEW平台实现信号的高速采集;通过采集加速度传感器的输出电压,根据输出电压和灵敏度的关系,获得加速度的值,将加速度的值积分运算可进一步获得天车的速度和位移量;最终达到天车运行状态的实时监测,提高了天车运行系统的可靠性。