新型铁路站台安全门直线驱动方式研究

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随着高速铁路的飞速发展,运营的安全、可靠性成为关注的焦点。目前,高铁运营频次及载客量不断提升,铁路站台的候车旅客人次也不断增加。但是,国内的多数高铁站台并没有安装站台安全门,主要原因是目前国内高铁车型众多,已达到14种之多;而同一站台可能会停靠不同车型,针对不同车型的开门位置与开合间距并不一致,所以设计能够满足不同车型的安全门难度极大。为了保障旅客在站台候车时的安全,亟需设计一款安全、高效的站台安全门。国内外现有铁路站台安全门主要采用旋转电机为驱动核心,并通过以曲化直的机械结构实现在固定位置开关门,这种开合方式的站台安全门很难适应不同车型。本文提出了一种新型站台安全门,将单边直线感应电机应用于铁路站台安全门,可以实现多扇滑动门的自由编组运动,从而能够适应不同车型停靠时列车车门与站台门的同步开合需求。本论文首先阐述了以直线感应电机为驱动核心的站台安全门系统的整体结构,包括新型站台安全门的机械结构与电气驱动系统。本文提出了一款能够匹配不同车型的车门开合的新型自适应安全门系统,对该系统中单扇安全门的精准位置伺服控制与多扇安全门同步控制方法进行了深入的解析,并针对其控制特点设计了相应的电机控制器。通过搭建有限元动态仿真模型,对驱动站台安全门的直线感应电机动力学性能进行了分析。后通过实验证明电机推力特性。在此基础上,建立考虑边端效应的直线感应电机的矢量控制数学模型。并通过仿真研究证明其有效性。其次,基于直线感应电机矢量控制方法建立了针对安全门位置伺服控制模型,其主要包括位置控制器与速度控制器两部分。首先尝试了PID控制算法作为两个控制器算法,通过仿真与实验研究表明其难以达到新型站台安全门的控制要求。通过改用无模型自适应控制作为速度控制器算法,提升了直线感应电机的位移动态性能并减少位移误差,以满足单扇安全门的控制要求。最后,对于多扇安全门的自由编组运动需要多电机协同控制,通过搭建无耦合控制仿真模型,对仿真分析研究出多扇安全门之间只通过无耦合位移控制算法难以实现多扇安全门同步控制。故通过基于最小轴思想的相邻交叉耦合控制作为系统的位移控制器算法。实验与仿真结果表明,不但保证了单扇安全门的位移误差在允许范围内,同时也实现了多扇安全门能够在误差范围内同步运行。
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