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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 高速列車安全運(yùn)行電磁控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 電磁控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了列車在通過彎道、軌道不平順以及有側(cè)風(fēng)等區(qū)段上的安全高效運(yùn)行。它是通過在列車上安裝相應(yīng)的傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并傳送到中央控制模塊。通過它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，得出列車輪軌間的受力情況。然后由中心控制模塊產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息，通過MVB總線傳送到各執(zhí)行模塊，由執(zhí)行模塊來控制電磁鐵的電流，使左右輪軌間受力趨于平衡。當(dāng)輸出的電磁力過大或過小時(shí)，通過執(zhí)行模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
- 詳細(xì)介紹：
- 鐵路高速化發(fā)展的進(jìn)程中，曲線通過時(shí)產(chǎn)生的離心力作用成為影響列車安全高效運(yùn)行的主要限制因素，尤其是有側(cè)風(fēng)或軌道不平順共同作用時(shí)，極有可能導(dǎo)致列車的脫軌或傾覆，造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)列車曲線通過時(shí)的安全性進(jìn)行研究，找出運(yùn)行過程中的脫軌機(jī)理，最終提出具體的防護(hù)措施，對(duì)于提高列車的曲線通過速度有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。高速列車安全運(yùn)行電磁控制系統(tǒng)就是基于此目的設(shè)計(jì)研發(fā)的。 高速列車安全運(yùn)行電磁控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱電磁控制系統(tǒng)）采用主動(dòng)控制方式，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析，獲得輪對(duì)間受力情況，經(jīng)核心運(yùn)算后輸出控制信息，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作電磁系統(tǒng)，使兩輪對(duì)間受力趨于平衡，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)調(diào)整和危險(xiǎn)情況下的自動(dòng)控制。最后通過仿真平臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬。模擬結(jié)果表明：采用電磁控制系統(tǒng)以后，機(jī)車車輛的運(yùn)行速度和安全性指標(biāo)得到了較大的提高，列車的運(yùn)行品質(zhì)得到了明顯改善。有效地避免了多種因素導(dǎo)致的列車事故（例如膠濟(jì)線事故）發(fā)生。 電磁控制系統(tǒng)是一套安全、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的人工智能控制系統(tǒng)，不僅提高了列車的曲線通過能力，還實(shí)現(xiàn)了軌道不平順、側(cè)風(fēng)、地震等狀況下的列車安全高效運(yùn)行。系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在使用方面安全高效、綠色環(huán)保，且安裝方便、操作簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.設(shè)計(jì)目的: (1)提高列車的安全性能 (2)提高列車曲線通過能力 (3)降低側(cè)風(fēng)對(duì)列車運(yùn)行速度的影響 (4)減小軌道不平順對(duì)列車運(yùn)行安全的影響 (5)降低蛇形運(yùn)動(dòng) (6)減小輪軌內(nèi)側(cè)單邊磨損 (7)保障輕、中度地震發(fā)生時(shí)的行車安全 2.設(shè)計(jì)思路： 電磁控制系統(tǒng)是采用電磁鐵懸掛方式，通過在列車上特定位置安裝本系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的安全控制。系統(tǒng)通過對(duì)線路運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)列車運(yùn)行在特定區(qū)段時(shí)，根據(jù)流過電磁控制系統(tǒng)的電流不同，產(chǎn)生作用鋼軌的不同控制力，使列車輪軌間的受力關(guān)系趨于平衡，確保列車的安全運(yùn)行。 3.創(chuàng)新點(diǎn)： (1)采用電磁控制系統(tǒng)提高列車運(yùn)行效率 (2)對(duì)部分軌道不平順信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集 (3)前向預(yù)測(cè)控制 4.關(guān)鍵技術(shù)： (1)信息采集：采用加速度傳感器、壓強(qiáng)傳感器、渦流測(cè)距傳感器、力敏傳感器等對(duì)鐵路線路和列車運(yùn)行狀況，系統(tǒng)控制執(zhí)行情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，完成信息采集和反饋校正。 (2)核心控制：系統(tǒng)核心控制是在S3C2440A上實(shí)現(xiàn)，采用LUNIX操作系統(tǒng)。主要用于信息處理、核心運(yùn)算、控制信息輸出等。 (3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：驅(qū)動(dòng)采集模塊驅(qū)動(dòng)電磁制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)列車輪軌力的調(diào)整，并將控制執(zhí)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋且校正。 5.主要技術(shù)指標(biāo)： (1) 提高曲線通過能力 (2) 實(shí)現(xiàn)列車的安全控制 (3) 對(duì)軌道不平順、側(cè)風(fēng)、地震等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) (4) 與車載設(shè)備的通信 (5) 故障―安全原則
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前提高曲線通過能力的方法主要有：增大曲線半徑、采用擺式系統(tǒng)、設(shè)置外軌超高和噴灑潤(rùn)滑脂等措施。但是這幾種方式存在明顯不足：增大曲線半徑是以提高投資成本為代價(jià)的；外軌超高的設(shè)置只對(duì)應(yīng)特定的速度；采用主動(dòng)控制的擺式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴；噴灑潤(rùn)滑脂長(zhǎng)效性差，減磨效果并不明顯，并且對(duì)線路造成一定的污染。 高速列車安全運(yùn)行電磁控制系統(tǒng)采用電磁制動(dòng)主動(dòng)控制方式。通過本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，計(jì)算出輪對(duì)間受力情況，經(jīng)核心運(yùn)算后輸出控制信息，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作電磁制動(dòng)系統(tǒng)，使兩輪對(duì)間受力趨于平衡，完成列車運(yùn)行的安全控制。本系統(tǒng)安全高效，操作簡(jiǎn)便，不僅提高列車曲線通過能力，還減小軌道不平順、側(cè)風(fēng)和地震等各種不利因素對(duì)列車運(yùn)行安全的影響。同時(shí)，還可使列車輪對(duì)間受力趨于平衡，減小鋼軌單邊磨耗，有效降低了列車脫軌、傾覆、線路破壞變形等危險(xiǎn)情況。本系統(tǒng)與擺式系統(tǒng)、外軌超高配合使用，效果更佳。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 任何方式均可
作品可展示的形式
- 圖紙、圖片、錄像、PPT演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.使用說明： 本系統(tǒng)依據(jù)轉(zhuǎn)向架的位置，將電磁安全控制系統(tǒng)安裝在輪軌系統(tǒng)中。電磁系統(tǒng)具有自動(dòng)升降功能，當(dāng)列車進(jìn)過道岔區(qū)段時(shí)，電磁系統(tǒng)自動(dòng)升起，起到保護(hù)電磁制動(dòng)器的作用。通過MVB總線實(shí)現(xiàn)與車載設(shè)備的通信。能夠與現(xiàn)有的CTCS2級(jí), CTCS3級(jí)，以及未來的CTCS4級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)鏈接。 2.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： (1)高度智能化 (2)實(shí)時(shí)控制，且控制精確高 (3)安全可靠，兼容性強(qiáng) (4)操作簡(jiǎn)單，安裝方便 ３.適用范圍： 本系統(tǒng)可用于高速列車，普通客用列車，輕軌、地鐵及軌檢車等。 ４.市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè): 目前，我國(guó)已完成7000余公里的高速鐵路建設(shè)任務(wù)，到2020年將達(dá)1.2萬公里，其中時(shí)速在300公里以上將達(dá)5457公里。在這些線路上運(yùn)行的列車，均可采用本系統(tǒng)來保障列車的安全高效運(yùn)行。因此將本系統(tǒng)應(yīng)用于我國(guó)的軌道交通系統(tǒng)中，具有廣泛的應(yīng)用前景，并將帶來巨大的市場(chǎng)價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 目前，提高曲線通過能力的相關(guān)研究有英國(guó)、法國(guó)、意大利等研制的擺式系統(tǒng)，尚未采用電磁制動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)。擺式系統(tǒng)通過加速度傳感器測(cè)得的未被平衡的離心加速度，將此信息傳送給傾擺計(jì)算機(jī)，計(jì)算出車體所需傾擺角，控制作動(dòng)器使車體傾擺，利用重力分力來抵消未被平衡的離心加速度，提高曲線通過能力。但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，而且不適用于250Km/h以上的線路區(qū)段并且很難實(shí)現(xiàn)再提速。因此在我國(guó)并未得到普遍使用。
