MATLAB电力机车制动问题解算系统研究和设计(2)
致谢 29
参考文献 30
附录 31
1 绪论
1.1 列车制动技术研究的背景
随着社会的发展和科技的进步，铁路技术也有了飞跃发展，电力机车在铁路运输中更是起着举足轻重的作用。电力机车不仅速度快、功率大、牵引力大，而且过载能力强、整备作业时间短，在运营过程中文修量少且费用低，便于实现多机牵引，此外它还具有能采用再生制动、节约能量等优点。当列车由电力机车牵引时，列车的运行速度和牵引质量都会提高很多，这样铁路系统的运输和通过能力会得以更快地发展。
重载和高速是列车发展的两个重要方向。我国的综合国力正在迅速增强，铁路技术也随之迅猛发展，高速客运专线一条接一条地修建，高速动车组如同雨后春笋越来越多。自2007年4月18日中国铁路第吹冰次大面积提速以来，旅客列车的速度大大提高；货物列车的牵引重量也变得越来越大，而且运行速度也在不断提高，这些对电力机车的设计、制造、文修、运营管理都将带来新的考验。
首先就是制动问题。制动系统是列车运行系统的核心，其性能的好坏和制动距离的大小直接涉及列车能否安全运行。列车制动问题是个非常重要而又比较复杂的问题，它不仅与行车安全息息相关，而且对提升列车的运输能力也有重要影响。众所周知，由于列车在紧急情况下的安全需要，列车的制动距离远小于列车的牵引距离，从这个意义上讲，随着铁路高速化、重载化的发展，为保证列车在行驶过程中的的安全性，列车的制动问题面临着严峻的考验。
制动过程就是能量的转换过程，在此过程中列车的动能可以转换成其他形式的能量，使列车的动能降低，从而降低车速。列车的制动能力主要由制动率体现，制动距离也是一个重要的参考参数。在其它条件不变的情况下，列车的制动初速度是决定制动距离的重要因素，制动距离基本上与它的平方呈正比关系。因此随着车速越来越高的需求与制动距离越来越短的需求的矛盾的激化，必须有效的改进列车的制动装置和控制方式来使列车得制动距离大大缩短。高速列车制动方式一般包括常用制动和紧急制动，紧急制动时列车所受反向力最大，故制动距离较短，制动能力和运行安全性主要受到列车紧急制动距离的考核，同时紧急制动距离也是运输组织合理规划的重要依据。
电力机车制动问题解算就是计算出各种不同的列车在不同的线路条件下，对列车的制动力、制动率和制动距离进行全面计算的过程。为了节省计算的工作量，使人们直观、清晰的了解制动问题解算各方面的参数，目前可以从电算方面入手，借助计算机并利用相关软件设计来满足当前需求，而利用MATLAB的GUI功能设计的界面可以很好地满足此需求。
1.2 国内外研究现状与水平
1.2.1 国内列车制动技术现状
1.2.2 国外列车制动技术发展
1.3 课题研究内容
列车制动问题是个非常重要而又比较复杂的问题，它不仅关系到行车安全，而且关系到列车的运输能力。为了保证列车安全可靠地运行，这将对列车的制动问题提出更高的要求[2]。本课题主要从电力机车的制动问题出发，确定并收集计算过程中的参数，研究电力机车制动相关问题包括制动距离、制动力、制动率等的理论基础，然后完成相关公式推导。用MATLAB软件编写程序，完成GUI人机对话界面的设计，实现电力机车制动问题解算的自动计算。
本课题的重点是充分掌握电力机车的制动问题的解算，确定并收集计算过程中的参数，并推导列车在各种环境下制动距离、制动力、制动率等的计算公式。理解制动距离、制动空走距离和制动有效距离三者关系。掌握列车制动距离的计算方法、紧急制动限速和列车换算制动率的结算方法。另外还有掌握MATLAB软件的编程方法以及GUI的设计方法，并且设计出符合要求的GUI界面。