车辆控制器（共11篇）
车辆控制器 篇1
申请公布号:CN105584408A
申请公布日:2016.05.18
申请人:陕西重型汽车有限公司
地址:710200陕西省西安市经济技术开发区泾渭工业园陕汽大道1号
发明人:苏涛
Int.Cl:B60Q1/44(2006.01)I
摘要：该发明涉及一种降速报警制动灯控制系统、车辆控制系统及该车辆,其可根据车速下降的幅值和发动机转速下降的幅值来判断汽车的行驶车速状态,进而控制制动灯工作,以达到提前报警的目的,提高汽车行驶的安全性。该系统包含车速信号采集模块、发动机转速采集模块,模块采集发动机和车速信号后通过整形电路处理后,给单片机系统处理,单片机发出控制信号给驱动电路来控制继电器并进一步的控制制动灯的点亮,使其可实现制动灯快速点亮或闪烁点亮,提高主动安全反应时间,该系统可独立设计应用,也可与整车原有电路并用,简单可行。
关于控制车辆使用费用的几点思考 篇2
关键词：控制;车辆;费用
0 引言
车辆从购买那一刻真正就开始了使用生涯。在使用过程中，车辆会产生各种各样的费用支出。在这些支出中有正常费用支出和额外支出，正常支出有车辆保险、加油费、定期维护费、洗车费等，额外支出则是当汽车发生故障时而产生的修理费。本文将从车辆的加油费、定期维护费、修理费三个角度思考怎样才能减少车辆的使用费用。
1 减少车辆耗油量，降低加油费
对于车辆运行来说，它的能源动力就是汽油、柴油。随着原油的开采量逐渐减少，提炼出来的汽油、原油也不断减少，当前汽油和柴油的价格基本都在5.5元/升以上，尽管不同型号、不同地区的销售价格有所差异，但它们的价格都在持续攀升，车辆行驶需要使用汽油或柴油，这也就造成了车辆花费在加油上的支出越来越多。因此，就要从减少车辆耗油量着手来降低加油费用的支出。
要减少汽车的燃油花费，主要应当从汽车的行驶过程中采取措施。
第一，在车辆出行前，应当对要抵达的地点提前定位，搜寻最短距离，避免因为多走冤枉路而造成燃油的浪费。
第二，车主在有事情要暂时离开车辆时，应当及时熄火，而不是为了省事而使车辆始终保持在启动的状态，在车辆仍旧运行的时候燃油会一直消耗，这也是不必要的浪费。
2 减少对车辆的外部损害，降低修理费
车辆在使用的年限中总是不可避免的会产生问题，这些问题会加速汽车的报废速度，这在一定程度就等于是使车辆的价值打了折扣，也相当于是浪费了金钱。要保护好汽车，就要减少汽车在使用过程中所遭受的损害。
很多车主对停车室的环境不太关注，停车室如果过于潮湿，就会使车辆的零部件受潮受损，同样如果停车室没有设置顶棚，就会使车辆受到风吹雨淋，加速车辆的老化速度。
车辆运行时，车主应当有意识的避免坑坑洼洼的地段，尤其是在乡间地形起伏过大的地方，如果使车底直接接触到地面就会产生摩擦、刮损等，增加修理的费用。
3 定点维修，降低维修费
车辆在日常行驶和产生故障时通常都会对车辆进行维修，或是对车辆进行保养，或是对产生的故障加以修复。这都是为了确保车主安全必须要做的，但不得不说，花费在车辆维修上的费用实在是贵得惊人，有车的人通常都会将“买车容易养车难”这样一句话放在嘴边，从这句话中我们就不难知道，车辆从开始使用到报废，这整个过程中所支出的维修费确实是一笔不菲的花销。为了尽量减少这方面的花销，车辆使用者就可以采取定点维修的方法。
定点维修所选择的维修商应当是有良好信誉的企业，这样的企业合理收费，服务周到，诚信待人，确保车辆存在的问题能够一次性解决，提高维修服务的质量，解决杜绝一切不合法的交易。车辆使用者定点进行车辆维修既能享受到最好的车辆服务，也能减少给自己带来不必要麻烦的情况，从长远来看，能降低车辆的维修花销。
3.1 选择位置布局适合的定点维修店
车辆在运行过程中一旦产生故障就会给车辆驾驶者带来很多不方便的影响，因而车辆的维修地点最好能够位于最近的距离，且交通便捷，能够随时提供相关服务，确保能在最短的时间内完成车辆的维修，节省时间。在维修好车辆后，短距离还方便车主尽快的提取，避免返回时过长的路程造成汽油或柴油的浪费，减少额外支出。如果维修地点距离过远，车主的车辆维修就会很麻烦，往返过程中不仅浪费时间、燃油费用，还可能在赶往维修点的过程中发生不必要的意外。因而定点维修的地点一定要选在距离较短且交通快速便捷的地方。
3.2 选择具有良好信誉的定点维修店
在现代社会迅速发展的现实中，有一些厂家急功近利做出违背诚信的事情，在车辆维修行业也不乏这种情况的发生。有些中小车辆维修店为了能迅速发展，采取不正当的方式提高收益，比较常见的现象有多收费、乱收费、修理好车辆的一个故障再制造其他小故障来牵制住顾客提高营业额等等。针对这样的情况，为了减少维修支出的费用，车主在选择维修店时就要选择顾客反映良好、讲信誉的公司。这样的公司信誉良好，不会乱收费、多收费，也不会依仗顾客不懂行情而欺骗顾客。在信誉高的车辆维修店中进行车辆维修，单次维修可能价格会比其他维修店的价格稍高，但从长远来看，它的整体花费是低于在其他维修店中的花费的。
3.3 选择合作分工明确协调的车辆维修店
车辆在发生故障后进行维修，当车辆已经完全不能启动而无法到达维修地点时，就需要维修店外出维修，如果是一个合作不协调的维修店，面对这种突发情况就无法妥善安排，一旦派人外出就会使实体维修店中缺乏人手，也就无法提供良好的服务，由此造成的损失此时就可能会由寻求外出维修的车主负责，从而增加支出。在进行车辆检修时，可能会用到相关的零件，如果维修店的合作产业链不完整，缺少材料而临时从其他店中调配，就会使原本材料的价格因为缺少而提升，这样的一些小细节也会在无形之中形成一笔大的金钱浪费。因此只有合作分工明确协调、产业链相对完整的维修店才更适合作为定点维修的选择。产业分工明确、在市场上具有竞争实力的维修店才能提供与所收取的金额相匹配的服务，真正让顾客实现物有所值。
车辆的使用费用相对于车辆的购买费用实际上是很昂贵的，要从车辆花费支出涉及到的各方面做出改善，来减少车辆的使用费用。
参考文献：
[1]靳建平.城市安全行车十要领[J].汽车运用，2004（12）.
[2]吕纪平.安全行车五要诀[J].公路与汽运，2004（01）.
装甲车辆风动冷却系统水温控制器 篇3
目前, 我军装备的各种车辆行走系统的发电机组合一般采用风动方式进行水冷却降温。而风动冷却系统是处于无控制状态, 它随发动机的开启和关闭而同步工作。这样发动机功率的10%左右损耗在风动装置的运行中, 即使在环境温度很低不需降温的情况下, 也无法使风动冷却系统停止运行。随着我军各种装甲车辆的不断增加, 发电机功耗的功率也在不断地增加, 这种无控方式的风动冷却系统的不适应性也越来越突出, 许多车辆厂和使用单位都以各种方式着手对各种装甲车辆的风动冷却系统从降低功耗和自动化控制等方面进行探讨和技术改进。
1 水温控制器
装甲车辆风动冷却系统水温控制器 (以下简称温控器) , 见图1, 它主要由主控装置、显示面板 (型号WKQ00无显示面板, 型号WKQ01带有显示面板) 、温度传感器组成, 可适时对车辆的水箱温度进行采样, 并根据各种车辆的不同需求置入与之相适应的温度控制点, 自动控制风动系统进行适时的启动或停止, 以达到由水箱回水口的适时温度控制风动冷却系统运行的目的。
该温控器的工作电源直接采用车载+24V直流电源, 不需另加供电装置;具有手动和自动两种工作状态, 可控制风动冷却系统以高速、中速、停止3种方式运转;其温度测量精度为±1 ℃, 型号为WKQ01的温控器显示延迟时间≤1 s。该温控器还具有故障自诊断功能, 车辆进入行走状态温控器即进入温度适时采样工作, 当故障发生时自动将风动冷却系统置为高速运转状态, 保障了发电机组合的安全运行, 不会造成热过载。
2 传感器
温度传感器 (见图2) 是实施温度测量和状态控制的首要环节, 温度传感器的种类有热敏电阻式、晶体管式以及数字集成电路式等。一般的热敏电阻式温度传感器的线性较差, 在+85 ℃以上尤为突出;晶体管温度传感器则需要增加许多外围器件, 在硬件和软件上要做大量的工作。经过多方市场调研, 最终选用了目前先进的数字智能式集成电路温度传感器DS1620, 它无需任何外围器件, 温度感应灵敏, 测量准确, 从模拟量到数字量的转换自动快捷, 温度适应范围-55 ℃～+125 ℃。将集成电路DS1620封闭在一个温度传导系数良好的紫铜管中, 两根电源线和3根数据线由插座引出, 紫铜管整体置入水箱中, 直接采样水箱中循环水的温度, 并适时地将温度传送到主控装置。
3 主控装置
型号不同的装甲车辆, 对于温度控制点的要求也不相同, 有的车辆只需一个温度控制点, 而有的车辆则带有2个或多个风动装置, 因此需要设置2个或多个温度控制点。当环境温度不太高、车辆运行时间不太长、发动机功耗不太大的情况下, 只启动其中的部分风动冷却装置;当发电机功耗增大、温度上升快时就需要启动多个风动装置, 以便于尽快使发电机组合降温。一旦车辆的型号确定, 温度控制点的数量和温度值即可确定, 这样就可针对不同型号的车辆需求, 在软件设计时对各个温度控制点赋值即可。图3为主控装置图。
风动水温控制器的主控装置是单片机89C2051, 通过采样温度传感器读取水箱的适时温度数据并将其与事先设定的温度控制数据进行比较。当采样数据大于等于控制数据时, 控制状态位输出为高, 控制继电器吸合, 在该路指示灯被点亮的同时, 与之相对应的风动装置即被启动;反之, 当采样数据小于控制数据时, 这一状态位输出为低, 继电器触点被释放, 在该路指示灯被熄灭的同时, 与之相对应的风动装置即被停止。当温度过高时程序会使第二路继电器吸合, 使风动冷却装置进入高速运转方式。
“自动—手动”转换开关切换到手动后, 即状态开关在手动工作状态时, 风动冷却装置的工作方式完全由控制开关控制, 这时由驾驶员根据数码显示面板的读数来确定方式开关的位置。在自动工作状态, 运转方式控制开关的位置不起作用。当车辆配有其他温度显示装置时, 可安装型号为WKQ00并且没有显示面板的温控器, 但安装位置应以便于驾驶员的观测和不影响其正常操作为准。
4 结构设计
该温控器的结构设计经过了不断的改进和完善, 由于该温控器安装于动力舱的变速箱上, 因此, 其工作环境极其恶劣, 工作环境温度为-40 ℃～+105 ℃。由于装甲车辆还安装有多种电子设备, 如空调、交直流电机等, 这些设备在运行过程中都会产生很强的电磁噪声干扰, 若温控器直接置身于这种恶劣的电磁环境中, 势必会影响其正常工作, 此外温控器本身所产生的电磁噪声也会干扰车上其他设备的正常工作。为此必须对该温控器采取相应的电磁兼容设计。
5 结论
本文介绍的装甲车辆行走系统风动水温控制器, 操作使用方便, 环境适应性强。经过台架试验、车载试验, 充分证明该温控器是将功能、性能和可靠性集于一体的新型产品, 它从功能上满足了设计要求, 从性能上达到了技术指标, 使产品的可靠性得到有力的保障。
摘要：为使装甲车发电机组合输出功率的有效使用率为最大, 需对车辆的风动冷却系统进行技术改造。研发一水温控制器使风动冷却系统由无控变为有控, 该水温控制器由温度传感器和主控装置及显示面板组成, 可根据温度变化对冷却系统进行实时控制, 从而有效地减轻发电机组合的功率消耗。
关键词：冷却系统,温控器,传感器
参考文献
车辆控制器 篇4
车辆主动悬架系统的模糊控制仿真研究
根据汽车悬架的结构,建立了二自由度1/4车体主动悬架模型.为了提高汽车的乘坐舒适性和安全性,车辆采用主动悬架系统.由于模糊控制具有建模简单、控制精度高、非线性适应性强等优点,在车辆主动悬架控制策略中得到了较广泛的应用.设计了以车身速度和加速度为输入的模糊控制器,实现了对主动悬架的控制.同时,以某种车型为仿真对象,使用MATLAB/Simulink进行计算机仿真,达到了改善车辆垂直减振的目的.仿真结果表明:采用所设计的`模糊控制策略的主动悬架系统,明显提高了车辆乘坐的舒适性和安全性.
作 者：李敏 杨建伟 LI Min YANG Jian-wei 作者单位：太原科技大学,机械电子工程学院,山西,太原,030024 刊 名：机械工程与自动化 英文刊名：MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION 年，卷(期)： “”(3) 分类号：U463.33 TP391.9 关键词：主动悬架 模糊控制 仿真智能控制技术在车辆工程中的应用 篇5
关键词：智能控制；模糊控制；汽车工程；可靠性
一、智能控制系统
1.智能控制系统概述。控制理论一般的目的是借由控制器的动作让系统稳定，也就是系统维持在设定值，而且不会在设定值附近晃动。
智能控制系统是多学科的结合点，通常按系统构成原理可分为：专家系统控制、模糊控制、人工神经网络控制、仿人智能控制。专家系统控制是指把专家技术应用于过程控制系统的结果。专家系统模拟人类操作者、工程师的经验和知识，并与控制器的算法相结合，实现对过程的有效控制。模糊控制是建立在扎德教授创立的模糊控制理论基础上的一类智能控制。模糊控制的核心是模糊推理。是根据人类的控制经验，模仿人的控制决策。其推理过程是基于规则形式表示的人类经验，模糊控制规则的状态条件和控制作用均采用了模糊语言变量如：“高”“低”“大”“小”“正常”等。
2.模糊控制技术特点。其重要的特征是反映人们的经验和人们的常识推理规则，而这些经验和推理规则是通过语言表达出来的。主要特点是：模糊工程的计算方法虽然是运用模糊集理论进行的模糊算法，但最后得出的控制规律是确定的、定量的条件语句；其不需要根据机理与分析建立被控对象的数学模型，对于某些系统建立数学模型是困难的，甚至是不可能的；其与传统的控制方法相比模糊控制系统依赖于行为规则库，由于是自然语言表达的规则更接近人的思维方式和推理习惯，便于操作人员的理解和使用，便于人机对话；其与计算机密切相关，模糊推理硬件研制及模糊计算机的开发，将更促进其发展。
二、汽车后车镜位置的智能控制
1.位置随动系统
（1）位置随动系统概述。位置控制又称位置随动控制或位置伺服控制，是一种位置反馈控制。通常根据输入信号及反馈信号是模拟量或数字量划分为两类：一是模拟位置控制系统，一是数字位置控制系统。其闭环结构根据需要可采用位置、速度、电流三环控制，也可采用位置、速度或位置、电流二环控制，或仅采用单一位置环控制。位置控制广泛应用于各个领域。例如，人们熟悉的OA（办公自动化）中使用的磁盘的磁头位置控制，复印机、扫描仪成像系统，工业上的数控机床的定位控制和轨迹控制，军事上的瞄准系统和雷达跟踪系统、导弹制导，工业机器人等。在位置随动中根据位置传感器的安装位置区分为不同的控制方式。反馈电动机转角的控制的称为半闭合回路方式；反馈负载装置位置的控制称为闭合回路方式。在采用闭合回路方式的控制系统中，电动机和机械中存在齿轮等间隙，轴类件的扭转等会形成弹性系统，这样反馈量与输入量难以确定关系，进行控制设计很困难。
（2）位置随动系统的构成。位置系统主要由检测元件（传感器）、调节控制器、功放电路、执行元件（伺服电动机）、减速器等组成。
（3）位置控制系统的特点。①输出量是位移。②输入量是变化的，要求输出量能按一定精度跟随输入量不断变化。③供电电路是可逆电路，使伺服电机能正、反两个方向转动，以消除正、反两个方向的位置偏差。④位置控制系统的技术指标主要是对单位斜坡输入信号的跟随性。
2.汽车后车镜模糊控制系统
（1）系统基本结构。后视镜是汽车车厢外的部件，分别安装在车外驾驶室的左右两边，目的是方便驾驶员随时能了解车厢外的情况。分为左、右两块，分别通过x、z轴的转动，来调节角度位置，实现汽车外后部的观察。通常使用中，驾驶者会根据自己的视线高低、驾驶位置、姿势习惯等对汽车后视镜进行调节，使其能够观察到车外方左、右两后侧一定范围的物件，如行使中够从后视镜中观察到左、右两侧及后方的来车情况，驻车时能够观察到车尾及车侧的物件，以便准确停车泊位等。两后视镜的位置调节原理是一样的，分析整个调节的过程，可以知道，后视镜位置调节的根据主要是驾驶者自身的身高，视线高度、广度，驾驶姿势，驾驶时速度要求、转向时操作转角要求，倒车时视点等综合因素。
（2）基本的控制原理。该系统主要由位置设定及反馈电位器、控制器、外部存储器、驱动机构等组成。汽车后视镜模糊控制位置系统中，位置设定量和反馈是模拟量、经AD/转换器转换、采样信息的模糊化、模糊推理、输出量的反模糊化由单片机实现，单片机输出的精确数字量经DA/转换器转换为模拟量，再通过PWM功率放大器实现控制电机的正反转动即可带动后视镜的转动，同时转动带动反馈电位器转动，将角度位置反馈与设定电位器的位置比较得到偏差及偏差变化量。再经模糊控制器产生控制作用。以保证后视镜的位置控制。其中模糊控制器部分设计原理是此模糊控制系统的核心部分。任何控制器的设计目标都要通过给定的输入量进行运算推理后产生期望的输出控制作用。
三、智能监测技术在车辆设备中的应用
1.汽车车内空气质量智能监测技术应用
（1）车内空气质量监测技术的研究目的。汽车工业的不断发展，特别是轿车工业的发展，更多现代人将其作为代步的工具，更多的时间在汽车中度过。汽车内部的空气质量的好坏，将直接影响到乘用者身体健康。本题研究车内空气质量监测方法，运用气敏传感器根据车内的空气质量的好坏，给予乘用者提示，乘用者可根据提示对于汽车内进行空气质量实施改善。
（2）车内空气质量智能监测的应用方案。它由空气质量高低光电显示电路、铃声发声电路和音频功放电路等组成。电路会显示内的空气质量高低，质量高发光二极管发绿色光，质量差时发光二极管将发红色，并发出双音铃声报警。
四、智能自动化在汽车上的应用前景
1.汽车智能化技术应用现状。作为汽车工业与电子工业的结合，汽车电子产业得到了飞速发展。目前，西方发达国家的电子产品在轿车整车制造价格中所占的份量已经达到了15%～20%，预计到2010年将达到2.5%～3.5%。汽车电子技术不仅推动了汽车工业的发展，同时也极大地促进了电子产品市场的发展。现代汽车电子技术在改善汽车动力性、经济性、安全性、行驶稳定性和乘坐舒适性等方面发挥着不可替代的作用。
2.汽车智能控制技术的发发展趋势。随着更加先进的灵巧型传感器、快速响应的执行器、高性能ECU、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通讯技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化产品方向发展，以达到“人—汽车—环境”的完美协调。
五、结语
智能控制技术的发展与应用已形成一种产业化的发展方向，目前，在家用电器、智能仪表、汽车工业、石油化工、机械制造工业等都有广泛的应用。总之，随着汽车工业的发展，汽车车身电子将会要求更高，汽车的使用要求更加趋向于智能化，更多自动控制领域的研究将会在汽车工程方面得到更加广泛的运用。
参考文献：
[1]王俊普.智能控制[M]. 中国科学技术大学出版社1996年.
[2]冯冬青，谢宋和等. 模糊智能控制[M].化学工业出版社，2013年3月.
[3]汤兵勇，路林吉，王文杰.模糊控制理论与应用技术[J].清华大学出版社，2002年9月.
车辆控制器 篇6
半主动悬架工作时几乎不消耗发动机的功率,不需向悬架系统施加外部能源,只需适时地改变悬架的阻尼元件或弹性元件的参数即可,结构简单,造价低,而减振效果接近于主动悬架,因此半主动悬架的性能价格比高,具有更为现实的应用价值,受到国际上各大汽车公司和研究人员的广泛重视[1,2],并且根据路面来适时的调节悬架的软硬程度,将有着重要的意义[3]。
1 半主动悬架控制要求及其控制策略
本系统主要考虑振动加速度、悬架动行程、以及减振器的发热功率这些悬架性能的主要评价指标[4]。基于上述几个性能指标,控制系统根据所采集的数据,包括车身振动加速度,油气悬架气体压力,减振器的温度,来实时地改变悬架阻尼系数。为了实现实时的控制,系统只设软、中、硬三个档位。执行机构采用电液比例阀,即通过控制通过电磁阀的电流来控制节流孔开度,以实现对阻尼力的调节。
2 半主动悬架控制器的硬件研发
半主动悬架控制器系统如图1所示,主要包括电源驱动板、主控板和温度变送板。
由于车辆电源为24伏,必须通过电源驱动板中的电压变换模块将24V变换成所需要的电压。电压变换模块采用三块电源模块,其中两块SF24S5-5W,实现24V转换成5V,但两块电源模块相互不共地。一个采用数字地,给主控板供电,一个采用模拟地,给输出模块供电。另一块电源模块为SF24S15-10W,实现24V转换为正负15V,给电源互感器供电。电源驱动板包括电源变换模块、PID恒流闭环调节模块、驱动模块等。
主控板包括如下功能模块:微处理器(单片机)、数据采集系统(采集加速度、油气悬架气体压力、各减振器的温度)、试验数据存储模块、看门狗抗干扰模块,时钟模块、上位机监控模块,ISP系统、MIC总线通讯模块,系统机构如图2所示。
微处理器采用PHILIPS公司的51单片机系列P89V51RD2,该单片机采用8位处理器,包含64kFLASH和1024字节的RAM。FLASH程序存储器支持并行和串行在系统编程系统,内设三个计数/定时器和一个看门狗定时器,具有PWM输出功能[5]。
数据采集系统采集振动加速度、悬架气缸压力、以及悬架温度三个信号。模拟量采集进来经A/D转换送入单片机,A/D转换采用PHILIPS公司的A/D芯片PCF8591,该芯片采用I2C数据总线协议。由于有多路压力和温度信号,因此用两片4051实现压力和温度信号的选线。
试验数据存储采用芯片24c256,该芯片采用I2C数据总线协议。存储空间大小为32K,控制器每隔1分钟对当前的状态信息进行存储。按每天跑车八小时计算,可以存储三天的实验数据。该存储模块的使用极大的方便了实验数据的采集和记录。
时钟模块纪录试验的时间,采用芯片DS1302。该芯片采用涓流充放电技术,节省芯片的耗电量,即使在系统断电的情况下,也能正常的工作。实验证明该芯片准确度相当高。
看门狗芯片采用X25045,以防止程序“跑飞”。看门狗需要主程序对其定期的“喂狗”,否则将产生复位信号是主程序复位。当程序受外界的干扰或进入非正常的死循环时,主程序不对看门狗进行“喂狗”操作,这是看门狗复位主程序,使其正常的运行。
ISP在系统编程系统以及上位机监控系统都是通过串口通讯实现。用MAXIN232芯片来实现电平的转换,完成于上位机的接口。ISP系统为烧写程序提供了很大的方便,不需要把芯片拔出来插在仿真器上烧写,直接可以进行在线的修改。上位机监控系统可以实现对试验数据在线和离线的读取,极大的方便了试验数据的纪录,以及故障现象的分析。
通过MIC总线可以将悬架当前的运行状况上传到上一级控制器,并从总线上获得车速等信号,实现了与车辆其他分系统信息的共享。
温度变送板中的温度传感器采用铂电阻温度传感器pt100。此传感器电阻阻值随着外界温度的升高而增大,具有灵敏度高,工作可靠的特点。但其线性度不好,需要变送电路来改善其线性度。电路图3所示。该电路采用正反馈进行线性补偿。PT端接温度传感器pt100。通过电桥,把电阻变化转化成电压的变化,并经过运放LM224进行放大处理。VT为输出,并把一定的正反馈量引入到电源输入端,经过加法器和电压跟随器,给电桥供电。经过实际的检验,此温度变送器具有较高的线性度。
本控制系统通过PWM输出来控制通过电磁阀的电流。但是当长时间使用时,电磁阀过热,其电阻增加,从而导致通过电流阀的电流减小,偏离控制目标,势必影响悬架的控制性能。通过电流互感器可以测得通过电磁阀的电流,并把测得的数据送入单片机,通过PID控制算法调整PWM的参数设定,以实现电磁阀恒流输出,电路图如图4所示。LH1为霍尔传感器,f1端接负载。当pt1端注入PWM脉冲时,负载电路就能够适时的接通和断开。霍尔传感器可以感应负载电路的电流,通过电位器将其转化成电压信号i/v1,经A/D转化后送入单片机。此模块还有故障诊断的功能,电路中接入了熔断电阻,当电磁阀短路时,输出电流过大,导致熔断断开,时输出电流为零,流互感器能及时检测到此信息并送给单片机。
3 半主动悬架控制器的软件设计
半主动控制的软件设计分为如下几个模块构成:MIC总线通讯模块实现MIC的读写操作,I2C总线通讯模块,实现对数据存储器24C256的读写以及A/D转换器PCF8591的读写;PWM输出模块,通过设置寄存器的参数,来适时的改变PWM输出;时钟模块,完成对时钟芯片的读写操作;串口通讯模块,主要实现ISP功能以及上位机监控功能;PID控制模块,实现数字PID算法,以适时的调节PWM参数,以控制通过电磁阀的电流;主程序模块,将各模块通过接口连接起来,实现整个控制功能。
4 结论
所有的软件均经过调试运行,从台架试验和实际的跑车试验的结果来看,控制器实现了对减振器阻尼的预期控制目标,并实现了控制系统与PC机的数据通信。在系统编程功能和对试验数据的在线和离线采集功能,极大的方便了程序的修改和实验数据的读取。实验结果表明:控制器的软、硬件设计完全符合军标要求。
参考文献
[1]T.Yoshimura,K.Nakaminami,M.Kurimoto,J.Hino.Activesuspension of passenger cars using linear and fuzzy-logiccontrols[J].Control Engineering Practice,1999,7:41–47.
[2]TOSHIO YOSHIMURA.Active suspension of vehicle sys-tems using fuzzy logic[J].International Journal of SystemsScience,1996,27:215-219.
[3]丁法乾.履带式装甲车辆悬挂系统动力学[M].北京:国防工业出版社,2002.
[4]俞德孚.车辆悬架减振器的理论和实践[M].北京:兵器工业出版社,2003.
轨道车辆噪声控制与预测 篇7
关键词：噪声控制,SEA,仿真计算,轨道车辆
0 引言
城市轨道车辆中噪声是关系到顾客舒适性的一个重要因素, 受到人们越来越多的关注, 也是影响市场竞争力的关键指标。在设计阶段利用计算机仿真技术对车辆进行噪声预测评估, 通过对结构噪声和振动的优化分析, 采取合理的减振降噪措施, 得出最优的降噪效果, 能够缩短声学设计的周期, 大大降低设计成本。
目前城轨车辆噪声的仿真计算方法主要为有限元法 (FEM) 、边界元法 (BEM) 和统计能量法 (SEA) 。FEM与BEM适用于中低频的噪声和振动分析, 而SEA在高频段噪声分析中有着明显的优势。有限元法对网格划分有着严格要求, 线性单元长度为分析波长的1/6～1/10等参单元为分析波长的1/3～1/4, 适用于复杂结构的低频段噪声和振动分析[1]。SEA是20世纪60年代为解决航天器声振问题而产生的, 它从能量统计的角度分析密集模态平均的振动能量传递水平, 模态越密集, 统计精度就越高, 振动响应分析的精度也就愈高[2]。SEA已经在航空航天、轨道运输、船舶和汽车噪声预测领域有了广泛的应用。
1 噪声控制方案设计
在项目工程实施的整个阶段, 通过计算机模拟和实验验证以确保有效的噪声控制。确定设计目标后, 以历史数据及各子部件的噪声预测值为假定参数, 利用计算机模拟计算技术, 通过不断优化各子系统噪声参数, 得出最佳的噪声控制方案。
方案控制流程如图1所示, 前期工作为根据设计目标及历史数据拟定各噪声源和子系统的声学参数, 多次计算后确定各噪声源和子系统的隔声量。根据确定的参数进行各系统吸声、隔音、减振等方案设计, 并对方案设计的具体参数进行进一步模拟验证。
2.1 噪声源控制
城轨车辆的噪声源主要有轮轨噪声、牵引噪声、集电系统噪声、空气动力噪声和设备噪声等[3]。其传播路径主要有固体传播振动、门窗密封不严导致的直达传声、透射声和自身振动辐射声。不同速度等级情况下各噪声源对列车整车噪声的贡献量会不同, 对于速度低于200 km/h的城轨车辆, 轮轨噪声仍是影响最大的噪声源[4]。
轮轨噪声由撞击噪声、摩擦噪声、滚动噪声、曲线啸叫声混合组成, 其频谱特性与轨道和车轮的结构有很大关系[5]。在轨道条件已定的条件下, 主要通过采用弹性和具有阻尼特性的车轮、合适的制动方式、高阻尼隔振结构综合设计和加装屏蔽罩等措施将轮轨噪声控制到最低。集电系统噪声主要包括受电弓和接触线相对滑动的滑动噪声、 受电弓离线的电弧噪声和受电弓本体做为车顶突出物的气动噪声。减少受电弓噪声的措施主要为优化其结构、高速车辆设置导流罩。设备噪声包括底架设备如变压器、主辅变流器、空压机组等, 车顶设备如空调系统、主断路器等设备产生的噪声。在严格控制这些噪声源的同时, 还应该注意其安装方式。为减小空气动力噪声, 车辆头部做成表面无突起的流线型, 而对于紊流附面层噪声的控制则较为困难, 其对策是车体外表面尽量光滑。
对于噪声源的控制, 根据经验和模拟计算结果在方案设计阶段提出具体要求, 而在装车前应通过测试实验, 部件噪声测试一般按照标准《ISO 9614测量的声音强度值, 声功率等级》来进行。
1.2 隔声隔振与吸声设计
对车辆各系统进行隔声设计, 在车辆底部喷涂阻尼浆, 采用双层减振铝蜂窝地板结构以减少振动, 铺设降噪地板布。侧墙和顶盖处采用中空铝型材、内层粘贴吸声隔热材料, 局部粘贴阻尼减振材料, 内设隔声内装板, 中间填充矿物棉或三聚氰胺等材料。增加门窗本身隔声效果, 并做好密封。通道内加装内饰板, 将更有效阻断噪声, 在渡板安装面装配耐磨尼龙以降低摩擦声。
整车的振动设计, 首先要避免与车体共振现象的发生, 一般要求在整备状态下车体的最低自振频率要大于10 Hz, 车体的弯曲振动频率与转向架点头和浮沉振动的频率比值大于1.4。其次要改变振动部位结构的固有频率, 避开与振源频率接近而产生振动的放大现象。改变结构振动部位的固有振型, 从根本上减小振幅。隔振设计应按隔振系统的性能指标来选择, 隔振系统的固有频率与相应的扰动频率之比一般为1∶2.5～1∶4.5。隔振结构的选用, 必须考虑每一个隔振结构的载荷, 隔振元件所受到的静载荷一般为允许载荷的90%左右, 动载荷与静载荷之和不超过其最大允许载荷, 对于隔振垫, 允许载荷或推荐载荷是指单位面积的载荷。隔振元器件的选择还应考虑安装场所的温度、湿度、腐蚀等条件。
吸声材料的选择应结合全部可供选择的吸声材料数据和曲线进行合理选择。首先根据噪声源特性确定吸声材料的频带宽度。然后根据噪声频谱曲线最大峰值对应频率, 确定吸声材料。材料选择时还要考虑空间尺寸的限值, 在不同部位可选用不同吸声系数的材料。
1.3 整车降噪方案
最终确定的整车噪声方案如图2所示, 在主动控制噪声源后, 采用隔声隔振、吸声的方式, 在噪声和振动传播路径上采取了相应措施。
2 仿真计算
2.1 模型的建立
根据SEA方法划分子模型的原则以及考虑噪声测试标准建立的1∶1整车模型系统如图3所示[6], 表1列出了各SEA子系统的划分、材料定义和降噪处理。充分考虑了侧墙、地板中空型材及贯通道等双层结构对噪声的影响;同时也考虑了地板阻尼的影响;对座椅内侧进行了声学处理;隔墙位于司机室与车厢之间, 主体结构采用铝蜂窝板;车顶子系统采用了加肋板结构。为简化建模, 对中空铝型材等双层结构从理论上进行了等效隔声量处理[7]。
为获取内外部噪声的准确仿真结构数据, 建立内外部声腔子系统, 并引入半无限流场, 最终模型如图3所示。对主要子系统的模态密度进行计算, 其结果如图4所示, 可以看出在大于200Hz的区域, 子系统的模态密度多大于5, 可采用SEA方法对其进行计算。
3.2 载荷施加
本次计算考虑轮轨、变压器、空调机组、受电弓处噪声和空调送风口、回风口处的噪声。噪声源频谱特性均从以往项目积累的历史数据库中选出, 由实验测得。部分噪声源频谱如图5所示:
(a) 受电弓噪声, (b) 轮轨噪声, (c) 变压器噪声, (d) 空调噪声
3 结果分析
选用1/3倍频程125-8000Hz频段进行了计算, 得到各部分的噪声声压值和噪声分布状况。参考标准ISO 3381-2005《声学一轨道机车车辆内部噪声测量》, 点1对应于司机室, 点2对应一位端转向架中心的上部, 点3对应于客室中部, 点4对应二位端转向架中心的上方, 点5对应贯通道处, 测试点高度方向距客室地板1.6 m处。计算结果显示5个室内测试点的噪声声压级如图6所示, 最大峰值出现在630Hz, 最大值为56 dB (A) 。转向架上部噪声值最大, 客室中部最低。
列车以100 km/h速度运行时。计算结果显示5个室内测试点的噪声声压级如图7所示。测试点距客室地板1.6 m处, 最大峰值出现在630 Hz, 最大值为66 dB (A) 。
静止工况时, 参考标准ISO 3095-2005《声学一轨道机车车辆外部噪声测量》, 测量选择5个测试点, 点1对应于司机室, 点2对应一位转向架中心的上部, 点3对应于客室中部, 点4对应二位转向架处, 点5对应贯通道处。距离车体中心7.5 m, 高度距轨道表面1.2 m。模拟结果如图8所示, 可以看出最大值出现在对应二位转向架处, 在630 Hz处达到63 dB (A) 。
运行工况时。测试点距离车体中心25 m, 高度距轨道表面3.5 m。结果如图9所示, 贯通道处声压级最大, 最大峰值出现在800频段, 最大值为76dB (A) 。转向架中心上部空腔子系统则相对较低, 中部最低。
4 分析与讨论
综合分析噪声源和预测点的噪声频谱特性:
1) 根据我们前期研究表明, 模拟值同测试值的误差为5 dB左右[7], 这是因为所加激励是实测值, 测试点距噪声源有一定距离。因此对模拟结果加以修正, 任务静止时车内声压级应为61 dB左右、车外声压级68 dB左右, 而100 km/h运行时车内声压级为71 dB、车外声压级为81 dB, 符合预期目标。
2) 静止与运动工况分析表明, 轮轨噪声对司机室及车厢内的噪声有较大的影响, 轮轨噪声使车内噪声增大了4～5 dB。
3) 在两种工况下, 车内噪声主要在中、高频段的250 Hz-2 500 Hz之间, 鉴于降低高频段噪声较为容易, 后期可通过改善内装材料参数继续降低内部噪声。
4) 建议在转向架上方车底处, 适当加厚阻尼浆厚度, 在底板上方及空调安装板、受电弓安装板粘贴阻尼材料降低振动辐射噪声。对于材料具体参数将做进一步分析。
参考文献
[1]李增刚.SYSNOISE Rev5.6详解[M].北京:国防工业出版社, 2005.
[2]姚德源, 王其政.统计能量分析原理及其应用[M].北京:北京工业大学出版社, 1995.
[3]David Thompson.Railway Noise and Vibration:Mechanisms, Modelling and Means of Control[M].Amsterdam, Elsevier Sc-i ence, 2009.
[4]张曙光.350km/h高速列车噪声机理、声源识别及控制[J].中国铁道科学, 2009, 30 (1) :86-90.
[5]楚永萍, 唐永明, 周劲松.列车轮轨噪声研究及其控制措施[J].轨道车辆, 2011, 49 (5) :1-6.
[6]朱磊.轿车车内噪声控制的统计能量分析法[D].长春:吉林大学, 2007.
地铁车辆电气牵引系统的控制 篇8
牵引系统将DC1500V的高压电通过牵引逆变器逆变成三相交流电, 输送给牵引电机, 牵引电机与齿轮箱相连, 通过齿轮箱将牵引力施加到列车轮轴上, 为列车提供动力。在电制动时, 电动机做发电机运行, 将动能转换为电能, 通过牵引逆变器将电制动产生的电能回馈到接触网上, 当电网不能够将能量全部吸收时, 利用制动电阻将电网不能够吸收的能量消耗掉, 达到电制动的目的 (见表1) 。
2 车辆的电气牵引系统构成
车辆上配备有两台受电弓, 分别向一个动力单元提供动力所需的高压电源, 这样能有效避免因其中一台受电弓故障时造成牵引逆变器和辅助逆变器停止工作的情况出现。同时, 这样还能保证其中一台受电弓故障时, 单元车的辅助逆变器仍能正常工作。在其中一台受电弓故障时, 由于其容量有限, 所以仅用一台受电弓不能完成动力单元的供给。所以在其中一台受电弓出现故障的时候, 车辆传送系统将会断开故障受电弓一侧的牵引逆变器指令, 从而使其在一定时间内停止工作。
车辆的电气牵引系统中配备有牵引逆变器, 逆变器的输入端有支撑电容, 该电容主要作用是保证逆变器输入电压的稳定, 起到能量缓冲的作用。同时, 滤波电抗器与电容组成一个装置, 此装置能够保证系统电压的稳定, 确保逆变器的正常工作。在逆变器装置中, 包含了逆变箱逆变器和斩波相控制器。牵引的过程中, 直流电将被转化为三相交流电, 实现频率和电压的可调性, 从而完成对牵引电机的控制。
逆变器的冷却使用的是热管散热器, 其主要是通过业态介质的状态变化来实现热量的吸收和释放。这种利用液态介质的冷凝和蒸发的性质来实现热量排放的方法, 对于环境没有污染, 且其结构十分简单, 运行和维护工作将能节省很多时间, 能有效保证散热工作的正常开展 (见图1) 。
3 电气控制
3.1 牵引控制
在车辆运行的过程中, 牵引逆变器会受到来自于司机控制器或是制动装置发出的牵引指令, 并结合制动控制装置对其它信号的接收, 完成对车辆的牵引控制。由于车辆的速度不会受到系统的限制, 所以车辆速度超出一定界限的时候, 系统将会将牵引力降到零并对其进行封锁。在车辆的速度回到正常范围内后, 封锁将被解除。另外, 在没有ATP的情况下, 车辆的限速功能也将正常工作。因为车辆的高加速功能会在遇到坡道时被启动, 所以在车辆遇到坡道的时候, 系统会提供与坡度相当的加速度, 从而保证车辆的正常速度。
3.2 电制动控制
一般情况下, 列车制动分为电制动和摩擦制动, 其中电制动又分为再生制动和电阻制动两种。
制动优先级为:第一优先:再生制动。第二优先:电阻制动。第三优先:摩擦制动 (拖车优先补充摩擦制动) 。而在电制动中, 通过电网对再生能量的吸收是主要的方式, 并且这一过程会受到牵引逆变器控制单元的监控。在电网没有足够的能力吸收电能的情况下, 电网电压将会增大, 这时斩波器会在牵引控制单元的控制下开通。在电容器的端电压达到一定值的时候, 制动电阻将会吸收多余的能量, 并将这些能量转化为热能排放到空气中。空气制动作为一种辅助的存在, 主要是在电制动力不足时, 辅助补足制动力和紧急制动情况下使用。 (1) 混合制动概念。①再生制动与电阻制动的混合。只要电网有吸收能力, 制动能量必须以再生电流的形式反馈回电网, 辅助系统也应能吸收一部分再生能量。线网及辅助系统无法吸收的制动能量消耗在制动电阻上。牵引系统在高速断路器前设置线网电压检测装置, 实时检测电网的供电状态, 检查其吸收能力。当电网电压上升到约1800VDC (如:电网不能再接受多余的能量时) , 电阻制动斩波运行, 启动电阻制动, 进行再生和电阻制动的混合制动。在逆变器功率模块前设置电流检测装置, 控制电阻制动的功率, 确保既吸收多余的再生制动能量, 又可以防止电阻吸收线网能量。②电制动与摩擦制动的混合。正常情况下 (网压1500V及以上、粘着正常要求下) , 在AW2负载及速度低于90km/h时, 电制动应能完全满足整列车的制动力要求;在高于AW2负载、速度大于90km/h条件下, 电制动尽可能满足整列车的制动力要求, 摩擦制动仅用以补充电制动。机械制动开始补偿时的列车速度应尽可能小, 至少不大于6km/h (具体数值各项目不完全一致) 。有车辆电制动失效的情况下, 应首先用足列车上其它车辆的电制动, 电制动力不足部分用摩擦制动力补偿, 在整列车范围内摩擦制动力在无电制动的车辆上应平均分配。当制动系统故障导致总制动力不足时, 应提供应急措施, 并在司机室提供报警信息。卖方在设计阶段中应提供详细的整列车的制动力分配方案 (见图2) 。
4 总结
电气牵引系统是地铁车辆正常运行中不可缺少的系统, 其能保障车辆的安全, 实现车辆的牵引与制动, 所以日常的车辆检修工作要对其格外重视。而电气控制主要是牵引控制和制动控制, 需要熟练掌握。
参考文献
[1]熊军.南昌地铁1号线车辆电气牵引及控制系统[J].机车电传动, 2013, (6) :68-71.
公交线路车辆停靠控制模型研究 篇9
设全线首站至末站车站顺次编号为1,2,⋅⋅⋅,m,全线单程运行车辆共n辆,排序为n,n-1,…2,1。实时状态t下车辆i-1正运行于[k,k+1]区间,车辆i则刚刚到达k站点。
车辆停靠控制问题简单地说就是:在车辆i到达k站点的时刻实时检测到其到达时刻与时刻表存在偏差,其与前后两辆车的间隔不均匀。我们要研究的就是在这一时刻对车辆i在k站点的停靠行为进行控制,决定其是否越站,不越站时应如何控制其停靠时间,以实现控制后的车辆运行间隔及载客均匀,具体目标则是减少乘客的候车时间。下面就这一问题来建立车辆停靠控制模型。
1 模型假设
各站点乘客到达服从泊松分布;公交车辆顺序不发生变化,即不存在“超车”现象;己采用先进的公交管理手段,车辆实际运行与行车时刻表的偏差能够实时掌握;忽略车辆在行驶的过程中司机的因素以及道路交通影响因素,所有车辆都以相同速度匀速行驶;车辆在各站点停靠时间为定值;只要有车停靠,则乘客全部上车无滞留情况。
2 参数定义、相互关系及确定方法
(1)车辆集I={1,2,⋅⋅⋅n};车站集J={1,2,⋅⋅⋅m};
(5)λj—当前时段站点j的单位时间乘客平均到达率(人/min),调查或经验值;
(6)ti,j—第i-1辆车驶出第j站点至第i辆车驶进第j站点的时间间隔,由实时监测的车辆进、出站时刻及站点运行时间、停靠时间得出;
(7)δ—不控制时车辆在每个站点的停靠时间(包括进站减速和出站加速所需的时间)假设为定值,为保证候车乘客能全部上车设定一个最小停车时间δmin;
(8)h0—前后两车之间最小安全时距,定值;
(9)W—目标变量,乘客总等车时间。
3 模型建立
3.1 目标函数
停靠控制的目的是乘客等车时间最小。则决策影响范围内的乘客为车辆i-1驶出j站点至车辆i驶进j站点的时间间隔内到达的乘客,决策影响范围内的线路为j⊆[k,m]。为方便讨论,将决策影响范围内的线路分为两个区间:(1)j=k;(2)j⊆[k+1,m]。
下面分别从这两个区间分析乘客的等车时间(以下带上标“0”的变量表示没有实施停靠控制情况下的值,无上标的表示实施了停靠控制后的值)。
在车辆i-1开出和车辆i驶进时间间隔内到达j站点的乘客数为ti,j⋅λj,其平均等车时间为:
综上,区间(2)内j站点的总乘客等车时间为
则区间(2)内所有站点的总乘客等车时间为
综上,所有被考虑的总等车时间为
此表达式中的未知变量为ψi,j和ξi,j(其个数依赖于ψi,j的取值),它们就是停靠控制的两个方面。其中ψi,j的值只能取0或者1。为了更直观地表示目标变量与状态变量εi,j的关系,可以将变量ti0,j用含有εi,j的式子表示:
则目标函数可表示为:min W=w1+w2
3.2 约束条件
(1)在整个建模过程中都是假设乘客无滞留,故车辆i在j站停靠但时间受控后的停靠时间应不小于所有乘客上下车所需的最小时间。即当ψi,j=1时ξi,j≥δmin-δ,j=1,2,⋅⋅⋅,m(此时ξi,j值为负)。
(2)受控后仍保持车队固有的次序,不能超车。在假设前提下,此模型中超车只有可能发生在车辆i-1和i,i和i+1之间(在不发生意外情况下,其他任意相邻两车之间无超车可能性)。下面分两种情况来讨论:
A:ψi,j=0即车辆i在j站点处不停车。只需保证车辆i-1离开j+1站点和车辆i到达j+1站点的时间间隔不小于行车最小安全间隔。即ti,j+1=ti0,j+1-δ≥h0。
B:ψi,j=1即车辆i在k站点处停车但停车时间受到控制。需保证车辆i-1离开j+1站点和车辆i到达j+1站点的时间间隔以及车辆i离开j站点和车辆i+1到达j站点的时间间隔都不小于行车最小安全间隔。即
综上,得到对一辆车实施快车调度的模型如下:
目标函数:minW(ψi,j,ξi,j)=w1+w2
约束条件:
4 模型求解
该模型的未知变量为ψi,j,ξi,j(其中有(m-k+1)个ψi,j,而ξi,j的个数则依赖于ψi,j的取值),由模型的目标函数表达式特点可知,当ξψi,j=0即车辆i在j站点处不停车时,表达式中没有对应的i,j,即只有在确定了ψi,j的值为1时才有ξi,j。考虑到ψi,j的取值只能为1或0,求解可分两步完成:(1)先直接试算ψi,j,得到各个ψi,j值,即确定哪些站是要越过;(2)对需要停靠(即ψi,j值为1)的站点求解其对应的ξi,j。第一步为非线性整数规划问题,第二步为非线性规划中的凸规划问题。此类问题求解算法成熟,在此不再赘述。
摘要：文中分析了公交线路运行中常见的问题,考虑了中途站点的车辆停靠行为对乘客候车时间的影响,建立了一种车辆停靠控制模型。达到了疏散车辆和客流,均衡中途各站待运乘客的候车时间的目的。并结合实例分析验证了模型的实用性。
关键词：公交线路,停靠控制,停靠时间,模型
参考文献
[1]邹迎,黄溅华,公共交通调度实时发快车模型研究[J].数学的实践与认识,2002,32,(6).
车辆控制器 篇10
【关键词】轨道车辆；网络控制系统；研究现状；发展趋势
随着社会的进步和经济水平的提高，居民的出行需求也越来越高。轨道车辆以其绿色、环保、大客流等优点，成为有效的解决困扰全世界各个大中型城市交通问题的重要手段，越来越多的城市已经拥有或者正在、即将修建轨道车辆交通系统。轨道车辆的网络控制系统是轨道车辆技术领域的核心技术之一，得到了业内研究人员的广泛关注。
一、轨道车辆的网络控制系统简介
轨道车辆的网络控制系统（Networked Control System for Vehicles in Urban Mass Transit， VUMT-NCA）是轨道车辆的“大脑”，为各车载设备提供了相互通信的渠道，通过信息共享，实现设备协调工作。系统的网络化，能够有效的增加数据传输量，减少并且优化车辆的布线设计，保证车辆的高效、快速、稳定以及智能运行。系统可以对整个车辆以及各车载设备的运行状况进行实时的监视与控制，并且能车载设备进行快速、有效的诊断与分析，能够极大程度的提高车辆、设备维护与管理的工作效率。将实时的检测以及诊断、分析数据与地面专家数据库以及分析系统相结合，能够对车载设备的应用情况进行综合性的统计与分析，提供维护相关的帮助信息，可以减少维护人员数量以及人员工作量，缩短维护工作时间。
轨道车辆的网络控制系统可以分为车载网络通信技术（Network Communication for Vehicle， NCV）和基于网络的车辆控制技术（Vehicle Control Based on Communication， VCBC）两个部分。车载网络通信技术，是整个系统的基础，目的在于将车辆各个部位的智能车载设备相互连接，这样设备就可以根据一定的传输周期，通过网络传输设备状态、控制信息，从而保证了各设备之间的交流通信，协同工作。基于网络的车辆控制技术，是整个系统的核心，目的在于通过智能车载设备之间的数据传输，使得整车控制系统能够对各个设备进行统一控制与管理，保证车辆的高效稳定运行。
二、轨道车辆的网络控制系统的国内外研究现状
目前，国外的车辆制造商在车载智能设备的研究，系统配置以及整车线路设计方面积累了丰富的经验和详细的、系统的设计理论，网络控制的系统在轨道车辆上应用也比较比较成熟。但是，由于国外对轨道车辆相关的技术封锁，国内对此项技术进行研究时没有参考资料和理论支持，而研究控制系统所需要的只是门槛高，涉及广泛，光凭经验也无法涉及出成熟、稳定、可靠的轨道车辆网络控制系统。
虽然我国已经大力的加强对此方面的投入，但目前的技术水平与世界先进技术相比，还有很大的差距，具体表现为：随着国际通用的轨道车辆网络总线协议的公开，我国的车载网络通信技术也有了一定的突破，但是技术的安全、可靠性有待实验验证，对于网络调度算法等有待进一步的优化与深入研究；基于网络控制的车辆控制技术大多是参考国外已有的方案，对于控制技术的理论研究尚处于初级阶段。
轨道车辆的网络控制相关技术、理论的不成熟，阻碍了我国轨道车辆体系的国产化，使得我国的轨道车辆不得不整体引进国外现有的系统，影响了以牵引、供电、信号、控制、诊断系统为代表的整个轨道车辆技术领域的发展。
三、国内轨道车辆的网络控制系统的发展趋势
最近几年以来，国家逐渐加大了对轨道车辆的网络控制系统的研究力度，人员数量以及科研经费投入逐年增多。以同济大学、北京交通大学、西南交通大学、南车株洲电力机车研究所、北车大连电力牵引研发中心等为代表的科研院校与单位对轨道车辆的网络控制系统展开了研究。
从成果来看，现有的轨道车辆网络控制系统主要是基于列车通信网络标准。列车通信网络（Train Communication Networks， TCN）标准，以其实时性强、传输效率高的，成为目前轨道车辆最为常用的总线协议，这项标准由链接各车辆实现列车初运行的铰接式列车总线（Wire Train Bus， WTB）和连接车载设备的多功能车辆总线（Multi-Vehicle Bus， MVB）组成。但是由于国内尚未完全掌握列车通信网络标准的相关技术，研发困难，国内生产的车辆无法与其对接，严重阻碍了轨道列车国产化的进程，因此寻，在保证网络性能的前提下，寻求一个可靠、高效且易实现的车载总线网络成为当下的一个研究热点。
目前，国内对于车载网络通信技术的研究具有以下趋势。
网络协议简单化、开放化，实现形式更加多元化
系统交互操作性，设备之间合作性更好
降低开发成本，缩短开发周期，提高开发效率
对于基于网络的车辆控制技术的研究的发展趋势如下：
系统模型易于理解，设计规范化
接口文档完备，易于交流，方便修改
控制算法更加先进，控制系统智能化
四、结束语
随着网络技术的发展以及控制技术的日益更新，我国轨道车辆的网络控制技术也在稳步发展。跟上世界网络控制系统的先进水平，需要我们科研工作者结合现状，积极吸取国外的技术理论，并且根据我国的实际情况进行应用与创新，以先进、安全、可靠的原则，逐步完善我国的轨道车辆的网络控制体系。
参考文献
[1]梅樱，刘志刚，孙大南，客金坤.基于RM的轨道车辆网络控制系统优化设计[J].铁道学报，2012，05：47-52.
[2]唐献康，刘晓冰，田雅华，王万雷.RAMS在轨道车辆网络控制系统设计中的应用[J].机车电传动，2012，03：6-10+36.
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车辆快速起-停控制装置现状研究 篇11
怠速起动停止技术(Start-Stop Technology)即车辆怠速时熄火,起动时迅速自行起动的一项技术,是汽车节能减排的一个重要途径。
节能减排是当前汽车技术重要任务,随着城市交通的日益拥挤,传统的车辆巡航控制已经不能满足交通发展的需要,由此出现了基于起停的车辆巡航控制,它主要适用于城市拥挤的交通路况。快速起-停技术可以是车辆在拥堵或等红灯时自动关闭发动机,当驾驶员踩下离合器或油门或松开制动踏板时又会自动快速起动发动机。快速起停技术能够实现怠速停机功能,综合工况下可节油3%～5%,城市工况可达到8～15%,因此快速起-停技术特别适合城市工况的车辆。同时,起动停止技术的应用能够降低汽车的排放。
目前,世界上很多国家和地区(如日本、瑞士、德国、英国、荷兰等)的交通法规中已强制实施了“停车怠速熄火规定”。同时,装备“怠速起动停止技术”的车辆已在欧洲和日本实现量产。另据预测,到2015年,将有20%的车辆装备该技术,即平均每5辆车中,就会有1辆装备了“怠速起动停止系统”。当前实现起停功能的方案很多,下面介绍几种。
1、BSG技术
BSG是混合动力电动汽车的一种形式,又称为微混技术,是通过BSG电机(Belt Driven Starter Generator)来实现起动停止技术。这种混合动力系统是将发动机本身带的发电机更换成一台功率更大的发电起动一体式的电机,用来控制发动机的起动和停止,从而取消了发动机的怠速,降低了油耗和排放。这种混合动力车通常在冷车是仍由原车起动机起动,发动机和电机之间采用皮带传动,发动机依然为整车的动力来源,电机系统用于实现发动机的快速起动。在正常行驶的状态下,BSG电机和常规车用发电机一样由发动机驱动下发电,为蓄电池充电。如果在发动机带轮与曲轴之间加装一离合器,就可解决发动机停转后诸如空调、电动助力转向等的供电问题。
国内自主产品因为成本以及技术方面的原因,更多愿意采用这种混合动力模式,虽然没有电机掺入汽油发动机工作,但在怠速时无须发动机工作,也可以在一定程度比如拥堵红灯等情况降低油耗和排放。奇瑞A5,长安,风神S30,荣威750都开始慢慢涉及这个弱混技术领域。
2、ISG技术
ISG技术是并联式混合动力的一种形式,又称为轻度混合技术,即采用ISG电机(Integrated Starter Generator)实现起动停止技术。这种混合模式是电机布置在发动机后离合器前,发动机与电机扭矩叠加方式进行动力混合,发动机与电机和变速器并联,电机主要起助力、发电和起动发动机用,电机一般不能单驱动车辆运行。根据不同行驶工况,调整发动机扭矩和电机扭矩在变速器前的耦合形式,实现最优驱动效率。以发动机动力作为主要动力来源,电机起到“削峰平谷”的作用,即加速时,电机助力,弥补发动机的扭矩不足,在减速和制动的时候将动能回收存入电池。这样便可以消除高油耗和排放差的怠速区域而始终工作在经济性最好的工况点,提高燃油的使用效率。
另外,深度混合技术与ISG的工作原理相同。
3、GDI无起动机起动
GDI即缸内直喷技术,无起动机起动方式有直接向处于膨胀冲程气缸喷油点火正转直接起动模式和向处于压缩冲程气缸喷油反转后再向膨胀冲程气缸喷油正转的起动模式。采用无电机起动时,由于起动无需依靠起动电机,靠发动机自身完成起动,因此具有很好的频繁起动可靠性,同时由于没有齿轮的啮合驱动等起动噪声,其运转也更加平静。但是这种起动方式必须要应用在缸内直喷发动机上使用。
这种技术又称为智能怠速系统(SISS:Smart Idling Stop System)。无起动机反转直接起动系统,巧妙的应用了GDI发动机可以将燃油直接喷射进气缸形成混合气的优势,在发动机起动工况时,在缸内形成混合气并点燃,使汽缸内产生推动第一缸(压缩缸)反转,然后将原本位于膨胀冲程的第四缸运动到上止点前,再通过喷油点火点燃混合气驱动发动机正转,起动发动机。因为彻底的不使用起动机,因此使得这套怠速停止系统结构简单成本较低,同时因为完全应用发动机本身来完成起动,而使得这套系统能够满足发动机频繁起动所需要的可靠性问题。这种智能怠速停止系统的关键技术在于活塞停止的位置的控制以及起动燃烧技术。
这项技术保证了传统怠速起动停止系统具有的主要优点,而且是通过直接压缩气缸而不是采用传统电机来起动发动机,也因此比传统的怠速停止系统更加快速而且更安静减少了齿轮啮合驱动等起动噪声。但是这套系统需要对第一缸(压缩缸)和第四缸(膨胀缸)的停机位置有着较精确的控制策略。压缩缸在反转时,不能越过其下止点导致膨胀缸进入压缩行程而难以恢复成正转;同时也不能因为反转角度不足,使膨胀缸的压缩不完全,无法产生足够的功推动膨胀缸活塞通过下止点进入正常起动状态。
4、GDI发动机膨胀缸辅助起动
这种新型的起动方法没有反转的过程。当发动机停止工作时,控制活塞停到适合的位置范围内,一旦需要起动发动机,少量的燃油就会直接喷入气缸,点火后混合气燃烧推动活塞向下运动,带动曲轴转动,与此同时传统起动机也参与驱动,辅助发动机起动。这同样也是一种需要应用在缸内直喷汽油发动机上的直接起动停止技术。这种技术要求发动机仍然要配备起动电机。在发动机进入怠速阶段时,通过对缸内的断油等措施可以轻易的让发动机就此停机。对于四缸以上的发动机来说,由于在停机的过程中,必然有气缸的活塞因为气体压力而停在压缩行程上,由于相位关系,也因此一定有活塞停在做功行程。通过传感器等手段检测出压缩和做功的汽缸,在起动阶段,通过ECU控制向两个气缸中喷油,并控制点火顺序和时间。其中做功行程气缸在喷射燃油后迅速点火,新燃料燃烧体积变大,推动活塞做功。继续对压缩行程气缸进行压缩,在上止点附近或上止点偏后的位置点火,并辅助起动电机使发动机迅速的运转起来。该系统能有效提高约10%的燃油经济性。
这种起动方式几乎不需要对原发动机进行改动,通过对ECU的控制策略添加起动停机的控制和添加必要的开关传感器,如挡位传感器,轮速传感器和离合器位置开关等。简单的改动,较高的起动效率和稳定性让这种技术具有较大的前景。
5、液压马达辅助起动
混合动力汽车从严格意义上应该包括混合动力电动汽车和混合动力静液驱动汽车,液压驱动混合动力技术作为混合动力技术的一个重要分支,已引起各国政府、研究机构及汽车制造商的高度重视。相对于电动混合动力技术,静液传动混合动力技术具有功率密度大,短时间内完成能量释放和存储能力强的特点,因此对于公交客车、SUV和专用汽车来说,具有较好的适用性。英国的Ricardo Automotive公司对同等条件的静液传动混合动力汽车和并联、串联结构的混合动力电动汽车进行了节油性能对比研究。研究结果表明,在频繁起停的多种工况下,3种汽车的平均节能效果分别为39%、31%和34%,静液传动混合动力汽车的燃油经济性最好。
6、各种起停方式的对比
7、结论
通过以上叙述和对比可知,混合动力形式的排放要优于无起动机起动和膨胀缸电机辅助起动模式,同时后一类形式必须在缸内直喷的发动机上采用,应用受到一定限制。但后一类对发动机及原车的结构改动较小,是现有内燃机车辆实现节能环保的有效途径。
参考文献
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