蓄电池液压混合动力轨道工程车的再生和复合制动特性研究
发布时间：2021-11-15 18:09
作为铁路建设与运营维护过程中必不可少的设备,轨道工程车得到越来越广泛的运用。由于地铁隧道特殊的工作环境,内燃轨道工程车的尾气排放和噪声不仅对工程技术人员造成了较大的安全隐患和人身伤害,还存在严重环境污染。蓄电池轨道工程车具有无排放和低噪音的特点,能够有效解决这一问题,但也存在再生制动时电流冲击大、能量回收效率不高、整车能量利用率低和下坡速度稳定性差且调节困难等不足。基于液压高功率密度特点提出的液压混合动力技术在提高车辆的动力学特性和节能环保性能等方面表现出独特的优势。为了改善蓄电池轨道工程车存在的不足,本文提出了一种电液混合动力系统,并进行了系统参数匹配、液压再生制动试验研究、复合制动特性的联合仿真分析和下坡缓速控制策略研究。首先根据蓄电池轨道工程车底架结构和特点,确定电液混合动力系统的结构形式和配置方案,完善液压再生制动回路。根据蓄电池轨道工程车的主要技术参数和行驶工况,计算出驱动和蓄能器的主参数。其次,基于所设计的电液混合动力系统,建立起液压再生制动及能量回收效率的数学模型,对液压再生制动性能进行初步评估。在AMESim软件中搭建了液压再生制动模型,通过仿真得到了轨道工程车在一定初...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液压再生制动原理
西南交通大学硕士研究生学位论文第7页第2章蓄电池轨道工程车的电液混合动力系统方案设计本章通过分析蓄电池轨道工程车的原有驱动系统和制动系统结构，结合行驶工况，利用静液压传动系统的特点及优势；确定了适用于轨道工程车的电液驱动方案，完善了液压再生制动回路，并对设计的系统进行了参数匹配设计。2.1蓄电池轨道工程车驱动及制动系统结构蓄电池电力工程车转向架采用Bo-Bo轴式，每一轮对由交流牵引电动机驱动，牵引电动机刚性悬挂在转向架上。空气制动系统采用DK-I或DK-II型电空制动机，基础制动采用单侧踏面制动方式，每根轴分别安装一套不带停车制动的紧凑式单元制动器和一套带弹簧停车制动的紧凑式单元制动器。蓄电池轨道工程车驱动及制动系统简图如图2-1所示。蓄电池轨道工程车底盘布局紧凑，结构简单，同时具有零排放的优点，在隧道等环境条件严苛的工作场合应用优势明显，但是存在的能量效率低，制动能量再生缓慢，摩擦制动调速致使低速下坡稳定性差等不足，还需改善。由图2-1可知，蓄电池轨道工程车在两个转向架之间仍留有一定的空间，为加入液压系统提供了结构基矗图2-1蓄电池轨道工程车驱动及制动系统简图2.2轨道工程车工况分析轨道工程车牵引施工时通常速度较低，启动、制动频繁，制动能量可观，采用液压再生制动可有效的提高能量再生效率；轨道工程车在巡航或者前往施工位置时，在下坡路段可用液压再生制动力或液压无摩擦制动力与下坡负载平衡，保证速度的稳定性。轨道工程车线路最大坡度为40‰，采用蓄电池供电时，最高时速不超过65km/h，坡道长度为1km。
西南交通大学硕士研究生学位论文第8页2.3电液混合动力系统结构形式的确定液压传动尤其是闭式系统以其结构紧凑、容易实现无级变速和自动化控制等优点而被广泛应用车辆走行系统中，而静液压（HST）传动逆向功率传递的特点使得制动能量的回收更为高效。得益于近年来电动车辆的发展，电液混合动力技术越来越受到人们的重视。2015年，台北大学的Jia-ShiunChen就从节能等方面针对油液混合动力系统，油电混合动力系统，纯电驱动系统及电液混合动力系统展开对比分析，结果表明电液混合动力系统最为节能[49]。西南交通大学王彬设计了蓄电池轨道工程车的电液混动系统，推导了静液压传动系统中二次元件参数与驱动力关系，液压泵和二次元件的排量与车速间的关系，确定了静液压系统在轨道工程车上的配置方案[50]。电液混合动力系统分为串联，并联和混联三种结构形式，如图2-2所示。图2-2电液混合动力系统结构形式（1）串联式电液混合动力系统其结构原理图如图2-2（a）所示。驱动模式下，电机驱动液压泵工作，将低压蓄能器中的油液压缩至高压蓄能器中，高压蓄能器中的油液经二次元件回到低压蓄能器中，同时驱动二次元件运转。制动模式下，二次元件工作于泵工况，将车辆动能转化为液压能存储在高压蓄能器中；蓄能器回收完成后，液压泵工作于马达工况，使牵引电机工作于发电机模式，将制动能量转化为电能储存在蓄电池中。串联式电液混合动
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛酸锂电池在蓄电池电力工程车的应用[J]. 龙源. 电力机车与城轨车辆. 2018(06)
[2]双蓄能器液压再生制动系统制动特性研究[J]. 许高伦,宁晓斌,王宇坤,陈鹏. 机电工程. 2018(10)
[3]轨道工程车在长大坡道线路的牵引和制动性能分析[J]. 曹鹏,任涛龙,赵力,吴超凡. 铁道技术监督. 2018(05)
[4]基于电池SOC的永磁同步电机能量回馈策略研究[J]. 刘新天,葛德顺,何耀,郑昕昕,曾国建. 电机与控制学报. 2017(11)
[5]电力蓄电池工程车牵引蓄电池充电控制[J]. 孙凤霞,赵东波. 铁道技术监督. 2017(08)
[6]重型车辆液压再生制动能量回收率的研究[J]. 曾小华,李广含,宋大凤,李胜,李高志. 汽车工程. 2017(07)
[7]基于AMESim的四驱电动汽车液压再生制动系统的研究[J]. 方桂花,梁永利,常福,晋康. 机械设计与制造. 2017(06)
[8]电动汽车液压再生制动系统模糊控制策略的研究[J]. 徐东,苏世卿,梁永利. 机床与液压. 2017(02)
[9]蓄电池电力工程车牵引蓄电池故障分析[J]. 程建. 电力机车与城轨车辆. 2017(01)
[10]蓄电池轨道电力工程车制动系统平台化设计与研究[J]. 黄金虎. 电力机车与城轨车辆. 2016(03)
博士论文
[1]货运电力机车节能优化操纵策略研究[D]. 林轩.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]车用锂离子电池SOC预估及充电控制策略研究[D]. 井子源.吉林大学 2018
[2]车辆电液混合动力传动系统研究[D]. 李彭熙.重庆大学 2016
[3]纯电动汽车新型电液复合制动系统研究[D]. 杨洋.重庆大学 2012
[4]基于CVT的新型混合动力传动系统设计与研究[D]. 赵新富.重庆大学 2012
[5]地铁牵引系统混合型再生制动能量吸收及利用方案的研究[D]. 边宏超.西南交通大学 2012
本文编号：3497260
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液压再生制动原理
西南交通大学硕士研究生学位论文第7页第2章蓄电池轨道工程车的电液混合动力系统方案设计本章通过分析蓄电池轨道工程车的原有驱动系统和制动系统结构，结合行驶工况，利用静液压传动系统的特点及优势；确定了适用于轨道工程车的电液驱动方案，完善了液压再生制动回路，并对设计的系统进行了参数匹配设计。2.1蓄电池轨道工程车驱动及制动系统结构蓄电池电力工程车转向架采用Bo-Bo轴式，每一轮对由交流牵引电动机驱动，牵引电动机刚性悬挂在转向架上。空气制动系统采用DK-I或DK-II型电空制动机，基础制动采用单侧踏面制动方式，每根轴分别安装一套不带停车制动的紧凑式单元制动器和一套带弹簧停车制动的紧凑式单元制动器。蓄电池轨道工程车驱动及制动系统简图如图2-1所示。蓄电池轨道工程车底盘布局紧凑，结构简单，同时具有零排放的优点，在隧道等环境条件严苛的工作场合应用优势明显，但是存在的能量效率低，制动能量再生缓慢，摩擦制动调速致使低速下坡稳定性差等不足，还需改善。由图2-1可知，蓄电池轨道工程车在两个转向架之间仍留有一定的空间，为加入液压系统提供了结构基矗图2-1蓄电池轨道工程车驱动及制动系统简图2.2轨道工程车工况分析轨道工程车牵引施工时通常速度较低，启动、制动频繁，制动能量可观，采用液压再生制动可有效的提高能量再生效率；轨道工程车在巡航或者前往施工位置时，在下坡路段可用液压再生制动力或液压无摩擦制动力与下坡负载平衡，保证速度的稳定性。轨道工程车线路最大坡度为40‰，采用蓄电池供电时，最高时速不超过65km/h，坡道长度为1km。
西南交通大学硕士研究生学位论文第8页2.3电液混合动力系统结构形式的确定液压传动尤其是闭式系统以其结构紧凑、容易实现无级变速和自动化控制等优点而被广泛应用车辆走行系统中，而静液压（HST）传动逆向功率传递的特点使得制动能量的回收更为高效。得益于近年来电动车辆的发展，电液混合动力技术越来越受到人们的重视。2015年，台北大学的Jia-ShiunChen就从节能等方面针对油液混合动力系统，油电混合动力系统，纯电驱动系统及电液混合动力系统展开对比分析，结果表明电液混合动力系统最为节能[49]。西南交通大学王彬设计了蓄电池轨道工程车的电液混动系统，推导了静液压传动系统中二次元件参数与驱动力关系，液压泵和二次元件的排量与车速间的关系，确定了静液压系统在轨道工程车上的配置方案[50]。电液混合动力系统分为串联，并联和混联三种结构形式，如图2-2所示。图2-2电液混合动力系统结构形式（1）串联式电液混合动力系统其结构原理图如图2-2（a）所示。驱动模式下，电机驱动液压泵工作，将低压蓄能器中的油液压缩至高压蓄能器中，高压蓄能器中的油液经二次元件回到低压蓄能器中，同时驱动二次元件运转。制动模式下，二次元件工作于泵工况，将车辆动能转化为液压能存储在高压蓄能器中；蓄能器回收完成后，液压泵工作于马达工况，使牵引电机工作于发电机模式，将制动能量转化为电能储存在蓄电池中。串联式电液混合动
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛酸锂电池在蓄电池电力工程车的应用[J]. 龙源. 电力机车与城轨车辆. 2018(06)
[2]双蓄能器液压再生制动系统制动特性研究[J]. 许高伦,宁晓斌,王宇坤,陈鹏. 机电工程. 2018(10)
[3]轨道工程车在长大坡道线路的牵引和制动性能分析[J]. 曹鹏,任涛龙,赵力,吴超凡. 铁道技术监督. 2018(05)
[4]基于电池SOC的永磁同步电机能量回馈策略研究[J]. 刘新天,葛德顺,何耀,郑昕昕,曾国建. 电机与控制学报. 2017(11)
[5]电力蓄电池工程车牵引蓄电池充电控制[J]. 孙凤霞,赵东波. 铁道技术监督. 2017(08)
[6]重型车辆液压再生制动能量回收率的研究[J]. 曾小华,李广含,宋大凤,李胜,李高志. 汽车工程. 2017(07)
[7]基于AMESim的四驱电动汽车液压再生制动系统的研究[J]. 方桂花,梁永利,常福,晋康. 机械设计与制造. 2017(06)
[8]电动汽车液压再生制动系统模糊控制策略的研究[J]. 徐东,苏世卿,梁永利. 机床与液压. 2017(02)
[9]蓄电池电力工程车牵引蓄电池故障分析[J]. 程建. 电力机车与城轨车辆. 2017(01)
[10]蓄电池轨道电力工程车制动系统平台化设计与研究[J]. 黄金虎. 电力机车与城轨车辆. 2016(03)
博士论文
[1]货运电力机车节能优化操纵策略研究[D]. 林轩.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]车用锂离子电池SOC预估及充电控制策略研究[D]. 井子源.吉林大学 2018
[2]车辆电液混合动力传动系统研究[D]. 李彭熙.重庆大学 2016
[3]纯电动汽车新型电液复合制动系统研究[D]. 杨洋.重庆大学 2012
[4]基于CVT的新型混合动力传动系统设计与研究[D]. 赵新富.重庆大学 2012
[5]地铁牵引系统混合型再生制动能量吸收及利用方案的研究[D]. 边宏超.西南交通大学 2012
本文编号：3497260
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