摘要：本文以轨道交通车辆架控制动系统为例，详细描述了如何运用AMESim仿真软件对架控制动系统进行建模仿真以及如何应用该仿真模型对架控制动系统进行分析和研究。
关键词：车辆架控制动系统 城市轨道交通 建模 仿真分析
1 架控制动系统概述
本文参考的城轨车辆最高设计速度80km/h，列车为6辆编组，编组形式为：Tc-MP-M-M-MP-Tc，如图所示。
图1 列车编组
2 建模仿真与分析的技术方案
2.1 AMESim软件介绍
本文对架控制动系统进行建模仿真与分析采用的工具是AMESim软件，该软件是西门子公司提供的一款商用多学科系统级建模仿真工具。AMESim软件作为气动系统建模和仿真的首选平台，广泛地被克诺尔、法维莱、铁科院等多家轨道车辆制动系统供应商用于进行气动部件和系统的模型开发和仿真分析。AMESim提供的标准气动库、气动元件设计库、机械库、信号控制库和控制接口等模块可以针对气动制动控制系统进行图形化建模，通过带有图标的多学科物理数学模型的相互连接形成部件和系统的仿真模型，编译后设置模型参数，定义仿真工况，计算得到关键变量的动态响应曲线，如空气悬挂设备压力的动态响应曲线。
2.2 建模方法
本文的建模对象是城市轨道车辆架控制动系统的空气悬挂部分。目的在于通过建立仿真模型深入研究架控制动系统空气悬挂系统的功能和特性，在架控制动控制逻辑开发、关键部件选型和系统功能特性测试等方面开展深入的研究。基于以上的目的，该仿真模型需要有较高的计算效率和精确度。在模型建立的过程中，数据来源是直接影响建模方法和模型精度的关键因素。本文根据大量的功能描述和外特性数据，建立了计算效率和精确度均较高的仿真模型。
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架控制动系统气动部分结构复杂，部件特性多表现为非线性，为了建立真实反映气动系统功能特性的模型，采用的技术方案：按原理图和关键部件将系统分解为若干主要功能模块，根据模块的技术资料描述和相关参数数据分别建立各个部件级的功能模块仿真模型，标定模型参数使之反映真实部件特性，综合各个部件级功能模块的模型形成车辆级仿真模型，运行模型进行计算并进行结果分析，确保部件级模型和车辆级模型的准确性。
3空气悬挂设备建模
本文参考的轨道交通车辆的每辆车均配置空气悬挂系统，来自于辅助控制模块的压缩空气经由高度阀流入空气弹簧。空气弹簧压力及车体高度将由每个转向架上所安装的高度阀控制。空气弹簧内的空气压力可以作为车辆载重的信号，并通过架控制动控制单元的气路控制模块输入相应的电子控制模块内，在电子控制模块内将该信号应用于逻辑运算中，从而可以在常用制动及紧急制动时使制动系统获得与载重相应的制动力。
空气悬挂设备的仿真模型在建模的过程中先运用气动开发库的元素对标准气动库中没有的气动元件进行建模和模型封装，然后将这些定制封装的元件与标准气动库中的元件连接起来。连接完成后将参数输入到模型中，既完成了空气悬挂设备仿真模型的建模，如图2所示。
图2空气悬挂设备仿真模型
在空气悬挂设备模块中，高度阀是影响其性能的关键部件。因此，本文对高度阀的性能进行深入研究和校核。将高度阀模型参数依照高度阀试验数据进行修正，以精确地反映高度阀的气动性能。经过试验数据与仿真数据的对比研究，确定该高度阀仿真模型的功能特性和精度均达到了预期目标，如图3所示：
图3高度阀特性试验曲线（左）和仿真数据（右）
4 结论
本文采用AMESim软件对架控制动系统的空气悬挂系统进行仿真模型开发，建立了耦合气动、机械和电子控制等多学科在内的架控制动系统仿真模型，用于研究制动系统在制动施加和缓解过程中的动态响应和功能特性。经过试验数据与仿真数据的对比研究，确定该仿真模型的功能特性和精度均达到了预期目标
参考文献
1．李亮. 基于AMESim的动车组制动系统仿真研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2013.
2．许志泉. 基于AMESim动车组空气制动系统仿真与研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2013.
论文作者:许红梅 孟庆栋 周立凤
论文发表刊物:《科技新时代》2019年1期
论文发表时间:2019/3/18
标签：模型论文; 建模论文; 系统论文; 空气论文; 部件论文; 特性论文; 高度论文; 《科技新时代》2019年1期论文;