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重载列车ECP制动系统方案设计及仿真研究

作 者: 陆强
导 师: 杨美传
学 校: 西南交通大学
专 业: 车辆工程
关键词: ECP制动系统 AMESim 仿真 重载列车
分类号: U270.35
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


对铁路货运而言,重载运输是铁路运输扩能增效的有效措施,也是缓解经济发展给铁路运输压力的重要途径。伴随着铁路货车载重量的增加,编组越来越长、轴重也越来越大,车辆制动、缓解等操纵上的问题更加突出,因此,提高货物列车的制动性能,特别是重载列车的制动性能就显得尤为关键。传统空气制动系统由于其固有局限性,制动性能的提高有限,需要寻求一种能突破传统空气制动局限性的制动系统。在这种时代背景下,电控空气制动系统应运而生。本文选择重载列车电控空气制动系统为研究对象。通过参考国外ECP (Electronically Controlled Pneumatic)制动系统结构特点的基础上设计了适合中国铁路重载列车的有线重叠式ECP制动系统。然后利用AMESim软件对ECP制动系统进行建模及仿真分析。制动系统的核心是制动力的控制,因此,对重载列车ECP制动系统进行系统研究时,主要集中研究了车辆控制单元和备用制动部分。其中车辆控制单元包括:制动力分配、制动指令的定义、制动缸压力的控制。备用制动部分采用传统的120型制动机进行制动控制。在AMESim软件中建立ECP制动系统的车辆控制装置的制动缸压力控制模型、隔离模块模型、电空执行模块模型、备用制动模型以及单车和编组列车制动系统模型,并对单车和编组列车制动系统模型进行仿真。在制动缸压力控制模型中,通过车辆制动率、车辆载重和基础制动装置的参数进行制动缸目标压力的确定,突破了传统空气制动系统中制动力的分配方式。单车制动系统的仿真结果表明:有线重叠式ECP制动系统在ECP模式下简化了列车操纵,司机可以根据列车运行要求任意调节制动力,列车在意外情况下(制动管漏泄),制动管压力小于300kPa时,隔离模块中低压切入阀动作,利用备用制动系统施行意外空气紧急制动。编组列车制动系统的仿真结果表明:该系统在ECP模式下各车辆能同步制动,可有效地降低列车之间的纵向力。对装有该制动系统的150辆编组列车进行紧急制动距离的计算结果表明:与备用(传统空气)制动模式相比,ECP模式的制动距离缩短了24.5%。因此,ECP制动系统具有传统空气制动系统无法实现的性能,是提高重载列车制动系统性能的一种较好方式。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第1章 绪论  12-24
  1.1 论文的选题背景  12-13
  1.2 我国重载列车制动技术发展概况  13-20
    1.2.1 早期的制动系统  13
    1.2.2 电空制动机的研究与试验  13-15
    1.2.3 空气制动机的改进  15
    1.2.4 空气同步制动的研究与试验  15-16
    1.2.5 遥控机车同步操纵技术  16-18
    1.2.6 电控空气(ECP)制动系统  18-20
  1.3 制动系统数值仿真的国内外发展现状  20-23
    1.3.1 国外发展现状  20-21
    1.3.2 国内发展现状  21-23
  1.4 本文的主要内容  23-24
第2章 制动系统建模的基础理论  24-35
  2.1 流量方程  24-27
  2.2 温度压力方程  27-28
  2.3 流量系数概述  28-31
  2.4 AMESIM软件介绍  31-32
    2.4.1 AMESim软件的组成  31
    2.4.2 AMESim气动系统建模的通用规则  31-32
  2.5 典型的气动元件  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章 ECP制动系统方案设计  35-43
  3.1 ECP制动系统的基本工作原理  35-36
  3.2 ECP制动系统的分类  36
    3.2.1 根据通信方式划分  36
    3.2.2 根据制动模式划分  36
  3.3 ECP制动系统设计  36-41
    3.3.1 我国ECP制动系统设计  37-40
    3.3.2 ECP制动系统控制指令的定义  40
    3.3.3 ECP制动系统中制动缸压力的确定  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第4章 单车ECP制动系统的建模及仿真  43-65
  4.1 ECP制动系统仿真模型的建立  43-57
    4.1.1 隔离模块建模  43-44
    4.1.2 电空执行模块建模  44-48
    4.1.3 备用120型制动机模块建模  48-55
    4.1.4 基础制动装置模块建模  55-56
    4.1.5 单车ECP制动系统建模  56-57
  4.2 ECP制动系统模型的仿真分析  57-64
    4.2.1 ECP模式下仿真分析  58-61
    4.2.2 备用制动模式下仿真分析  61-64
  4.3 本章小结  64-65
第5章 重载列车ECP制动系统仿真分析  65-78
  5.1 150辆车ECP模式下仿真分析  65-68
    5.1.1 常用制动仿真  65-67
    5.1.2 紧急制动仿真  67-68
  5.2 150辆车备用制动模式下仿真分析  68-73
    5.2.1 常用制动仿真  68-72
    5.2.2 紧急制动仿真  72-73
  5.3 150辆车ECP模式和备用制动模式下紧急制动距离比较  73-76
    5.3.1 ECP模式下紧急制动距离计算  75-76
    5.3.2 备用制动模式下紧急制动距离计算  76
    5.3.3 ECP模式和备用制动模式下紧急制动比较  76
  5.4 本章小结  76-78
结论  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
攻读硕士学位期间发表的论文  84

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 一般性问题 > 车体构造及设备 > 制动装置
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