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货车极限黏着制动优化方法

戚壮 李芾 丁军君

戚壮, 李芾, 丁军君. 货车极限黏着制动优化方法[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(6): 35-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.06.006
引用本文: 戚壮, 李芾, 丁军君. 货车极限黏着制动优化方法[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(6): 35-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.06.006
QI Zhuang, LI Fei, DING Jun-jun. Braking optimization method of wagon under limit adhesion[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(6): 35-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.06.006
Citation: QI Zhuang, LI Fei, DING Jun-jun. Braking optimization method of wagon under limit adhesion[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(6): 35-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.06.006

货车极限黏着制动优化方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.06.006
基金项目: 

国家自然科学基金项目 50821063

国家863计划项目 2008AA030706

中央高校基本科研业务费专项资金项目 SWJTU12CX041

详细信息
    作者简介:

    戚壮(1988-), 男, 河北石家庄人, 西南交通大学工学博士研究生, 从事机车车辆设计与动力学研究

    李芾(1956-), 男, 云南昆明人, 西南交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U211.5

Braking optimization method of wagon under limit adhesion

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  • 摘要: 基于Polach大纵向蠕滑理论的轮轨接触模型, 确定了铁道车辆在制动工况下, 轮轨黏着系数达到饱和时的轮轨蠕滑率。以闸瓦压力为优化对象, 以轮轨蠕滑率为目标函数, 在SIMPACK环境下构建了考虑制动系统的车辆动力学模型。通过ARX系统辨识技术, 在SIMULINK环境下构建了轮轨蠕滑率响应的参照系统。为了使车辆模型与参照模型的蠕滑率在制动过程中保持一致, 基于MIT自适应控制技术对制动时车辆的蠕滑率响应进行了跟踪, 以实现对闸瓦压力施加方案的优化。计算结果表明: 与一般闸瓦压力施加方案比较, 优化后的闸瓦压力使轮轨最大蠕滑率下降了71.6%, 使制动结束时的车速下降了11.8%, 说明优化后的闸瓦压力不但能有效避免轮轨间的擦伤, 还能够在一定程度上缩短车辆的制动距离。

     

  • 图  1  黏着系数曲线

    Figure  1.  Curve of adhesion coefficient

    图  2  K7多体动力学模型

    Figure  2.  MBS model of K7 bogie

    图  3  K7运动拓扑关系

    Figure  3.  Dynamic topological relation of K7 bogie

    图  4  制动力的平移和分解

    Figure  4.  Translation and decomposition of brake force

    图  5  车辆系统响应曲线

    Figure  5.  Response curves of vehicle system

    图  6  参照模型蠕滑率响应曲线

    Figure  6.  Creepage response curve of reference model

    图  7  MIT控制系统

    Figure  7.  MIT control system

    图  8  闸瓦压力曲线

    Figure  8.  Curves of block pressures

    图  9  不同闸瓦压力下蠕滑率曲线

    Figure  9.  Curves of creepages in different block pressures

    表  1  制动性能对比

    Table  1.   Comparison of brake performances

    闸瓦压力函数 最大蠕滑率/% 最终车速/(m·s-1)
    优化压力 FUN(t) 2.78 9.635 6
    低压力(15 kN) 阶跃函数 9.79 10.776 7
    高压力(25 kN) 阶跃函数 93.46 0.093 3
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  • [1] 李芾, 安琪, 刘俊红, 等. 重载货车车轮温度场与应力场研究[J]. 系统仿真学报, 2010, 22(2): 344-347, 369. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XTFZ201002019.htm

    LI Fu, AN Qi, LIU Jun-hong, et al. Research on tempera-ture and stress fields of heavy-haul freight car wheel[J]. Journal of System Simulation, 2010, 22(2): 344-347, 369. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XTFZ201002019.htm
    [2] 李芾, 傅茂海. 我国高速货车制动系统模式探讨[J]. 铁道车辆, 2001, 39(9): 7-9, 15. doi: 10.3969/j.issn.1002-7602.2001.09.003

    LI Fu, FU Mao-hai. Discussion about mode of braking system on high speed freight cars in our country[J]. Rolling Stock, 2001, 39(9): 7-9, 15. (in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1002-7602.2001.09.003
    [3] VON WAGNER U, SPELSBERG-KORSPETER G. Minimal models for squealing of railway block brakes[J]. Archive of Applied Mechanics, 2011, 81(4): 503-511. doi: 10.1007/s00419-010-0422-y
    [4] 徐传来, 米彩盈, 李芾. 基于轴对称模型的货车车轮结构疲劳强度分析[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(6): 20-23. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2008.06.004

    XU Chuan-lai, MI Cai-ying, LI Fu. Structural fatigue strength analysis of wheel for freight car base on axisymmetric model[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(6): 20-23. (in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2008.06.004
    [5] VERMEULEN P J, JOHNSON K L. Contact of non-spherical bodies transmitting tangential forces[J]. Journal of Applied Mechanics, 1964, 31(2): 338-340. doi: 10.1115/1.3629610
    [6] KALKER J J. Simplified theory of rolling contact[J]. Mechanical and Aeronautical Engineering and Shipbuilding, 1973(1): 1-10.
    [7] SHEN Z Y, HEDRICK J K, ELKINS J. A comparison of alternative creep-force models for rail vehicle dynamic analysis[J]. Vehicle System Dynamics, 1983, 12(1/2/3): 79-83.
    [8] KALKER J J. Wheel-rail rolling contact theory[J]. Wear, 1991, 144(1/2): 243-261.
    [9] POLACH O. Creep forces in simulations of traction vehicles running on adhesion limit[J]. Wear, 2005, 258(7/8): 992-1000.
    [10] 黄运华, 李芾, 付茂海, 等. 新型铁道车辆液气缓冲器动态特性[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 1-5. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.04.001

    HUANG Yun-hua, LI Fu, FU Mao-hai, et al. Dynamic characteristic of new hydro-pneumatic buffer for railway vehicle[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 1-5. (in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.04.001
    [11] 常崇义, 王成国, 马大炜, 等. 2万t组合列车纵向力计算研究[J]. 铁道学报, 2006, 28(2): 89-94. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB200602019.htm

    CHANG Chong-yi, WANG Cheng-guo, MA Da-wei, et al. Study on numerical analysis of longitudinal forces of the T20000heavy haul[J]. Journal of the China Railway Society, 2006, 28(2): 89-94. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB200602019.htm
    [12] TB/T2403—1993, 货车高摩擦系数合成闸瓦[S].

    TB/T2403—1993, the compose brake shoe with high friction coefficient for the wagon[S]. (in Chinese).
    [13] 杨岗, 李芾. 基于LQR的高速受电弓最优半主动控制研究[J]. 铁道学报, 2011, 33(11): 34-40. doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2011.11.006

    YANG Gang, LI Fu. Semi-active control for high-speed pan-tograph based on the optimal LQR regulator[J]. Journal of the China Railway Society, 2011, 33(11): 34-40. (in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2011.11.006
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  • 收稿日期:  2012-06-15
  • 刊出日期:  2012-12-25

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