高速列車主動粘著防滑可靠牽引與制動控制研究

《高速列車主動粘著防滑可靠牽引與制動控制研究》是依託北京交通大學，由蔡文川擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速列車主動粘著防滑可靠牽引與制動控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔡文川
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

因運行速度快、運行區域跨度大及運行環境複雜多變等因素，高速列車對其牽引/制動系統的安全性和可靠性有著非常嚴苛的要求。本項目針對高速列車在途安全運行控制問題，重點研究粘著防滑控制約束下的可靠牽引與安全制動控制理論與方法。主要研究內容包括：(1) 基於粘著防滑約束的列車動力學建模；(2) 魯棒自適應主動粘著防滑牽引與制動控制；(3) 基於三重容錯的可靠牽引與制動控制。本項目的研究為構建安全可靠的高速列車牽引/制動控制系統提供有效的理論和方法，對我國現有高速列車安全運行以及未來高速鐵路建設的持續穩步發展具有重要意義。本項目的研究將為構建安全可靠的高速列車牽引/制動控制系統提供有效的理論和方法，對我國現有高速列車安全運行以及未來高速鐵路建設的持續穩步發展具有重要意義。

結題摘要

高速運行條件下輪對打滑直接危及著高速列車的運行安全，如何通過主動粘著防滑控制手段避免輪對滑行是一個非常有意義且具有挑戰性的問題。為此，本項目重點研究了牽引/制動控制與粘著防滑控制的相互作用關係，防滑約束條件下的牽引/制動控制方法，以及容錯可靠牽引/制動控制設計等三方面問題。本項目的主要成果包括：（1）提出了基於支持向量機的輪軌滑行線上預測方法。其思路是通過對一般支持向量機分類超平面平移，使支持向量機具備適當超前的預測能力，及時準確預測即將出現的輪軌滑行；（2）提出了基於擾動觀測的粘著力、運行阻力估計與控制方法，建立了基於車體速度和輪對轉速的輪軌粘著力和車體運行阻力的複合觀測器，實現了對輪軌粘著力和車體運行阻力的精確估計與主動補償；（3）提出了高速動車組自適應協同牽引控制/制動控制新方法，一方面確保牽引/制動的巨觀目標得以如期實現，另一方面，通過對驅動輪對控制指令進行局部自適應再協同分配，使驅動輪對蠕滑速度達到一致，達到輪對驅動力和蠕滑速度協同，從而提高驅動輪對壽命，確保高速列車遠期運行安全；（4）提出了基於狀態受限的高速列車主動防滑牽引/制動控制策略，確保牽引/制動過程中輪軌相對蠕滑率始終處於不打滑的區間，解決了牽引/制動控制目標與防滑控制目標無法同時兼顧的問題；（5）提出了一種基於一階低通濾波器框架的自適應變頻力觀測器設計思路，用閉環系統控制誤差自適應調節低通濾波觀測器的截止頻率，不斷提高觀察器的測量精度，解決了高速列車粘著力和運行阻力本身難以直接測量問題；（6）提出了基於虛擬參數的高速列車容錯牽引/制動控制方法，通過反步和容錯控制設計，消除高速運行過程中的系統參數、運行環境以及外界擾動的不確定性以及局部故障對高速列車運行可靠性的影響； 研究過程中共發表高水平SCI期刊論文5篇，國際會議論文6篇，培養碩士研究生6名，完成了預期的各項研究指標。本項目深入探索了高速列車牽引/制動過程中的輪對防滑問題，提出了根本上避免高速輪對打滑的控制新思路，其研究成果為構建安全可靠的高速列車牽引/制動控制系統具有指導借鑑意義。其相應研究成果為構建安全可靠的高速列車牽引/制動控制系統具有指導借鑑意義。