“和谐号”电力动车组

中国标准动车组“复兴号”

以列车自动防护系统 (Automatic train protection, ATP) 为例,ATP 系统首先通过列车位置、目标停车点以及自身的制动性能, 制定目标 − 距离运行速度曲线, 然后将列车测速电机等设备获取到的当前运行速度与目标 − 距离运行速度曲线进行比对, 如果车速偏高,就采取制动措施从而保障安全. 列车在制定制动曲线时, 需要考虑列车自身制动性能参数, 以及外部线路情况. 然而, 列车在长期运行过程中, 不论是列车自身的制动性能参数, 还是车辆的运行环境,必然都会发生变化, 这将使 ATP 系统难以制定准确的目标 − 距离运行曲线, 从而影响行车安全, 给列车的安全稳定制动带来了巨大的隐患. 因此, 以高速列车制动过程为研究对象, 结合列车实际运行环境, 建立高速列车制动模型, 开展适应于高速列车制动系统的基础研究意义重大.

   目前，关于列车建模研究主要集中在列车自身动力学分析, 未将环境因素纳入列车模型构建中, 难以全面地描述环境因素对列车运行状态的影响. 与此同时, 现有研究对列车部分动力学参数,例如: 滚动阻力系数、机械阻力系数与空气阻力系数等进行了广泛研究, 然而关于列车轮轨间粘着系数的研究却少有报道. 粘着系数是描述轮轨之间粘着状态的重要参数, 在雨雪冰冻等天气的影响下, 特别是在山脉区域或桥隧出入口, 轨道的粘着系数会显著减小, 这将导致列车的刹车距离明显变长. 按照现有运行策略, 为了保障列车安全, 不得已只能采用最为保守的运行策略: 停车或以经验的最小粘着系数为基础制定列车目标 − 距离速度曲线,从而保证在最长刹车距离时的列车安全. 该策略对高速列车特别是对自动驾驶而言, 既存在安全隐患,又无法发挥列车运行的高效性. 由于粘着系数实时变化且难以监测, 现有的技术手段难以得到其准确的测量值. 因此, 本文提出了基于滑动窗口与最大期望理论的列车制动轮轨粘着系数估计算法, 旨在估计获取轨道交通列车与轨道的实时粘着系数, 以期在保障列车安全的同时, 提高运营效率.

雪地、桥隧复杂环境运行列车

引用格式：谢国, 金永泽, 黑新宏, 姬文江, 高士根, 高桥圣, 望月宽. 列车动力学模型时变环境参数自适应辨识. 自动化学报, 2019, 45(12): 2268−2280.

链接：http://www.aas.net.cn/cn/article/doi/10.16383/j.aas.c190215