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时速350公里复兴号动车组网络牵引系统研制

发布时间:2020-08-03 【字体:

  

        2004年以来,中国高速动车组通过引进、消化吸取、再创新的道路,形成了多套技术体系的产品平台,中国高铁得到了飞速发展。牵引传动与网络控制系统是高速动车组的“心脏”和“大脑”, 由牵引/辅助变流器、牵引控制单元、网络控制系统、牵引变压器和牵引电机组成,在高速动车组9大关键技术中占据5项,但动车组历次技术引进过程中,外方均拒绝这些关键技术转让,导致既有不同体系动车组运用界面不统一、相互重联备用困难;备件不互换,用户储备品种较多,经济性差;部分部件未实现自主化,故障处理不及时等问题。

   为实现高速铁路动车组全面自主化、标准化,系统掌握高速铁路动车组及关键装备核心技术、扫清常识产权纠纷的基础,对加快中国高铁“走出去”,中国铁路总企业联合中国铁道科学研究集团有限企业、中国中车集团开展了时速350公里复兴号动车组牵引网络系统研制。

  本项目攻克了复兴号牵引网络系统关键技术,形成如下创新点:

  1. 突破了时速350公里“复兴号”中国标准动车组牵引系统设计关键技术,融合电气设计、机械设计、热设计、电磁兼容设计,实现符合中国标准动车组运用需求的牵引系统。

  2. 研究高速动车组互联互通技术,首次实现了不同厂家生产的动车组之间的互联互通和重联运营。研究并建立了“复兴号”中国标准动车组动车组互联互通标准体系规范;建立了列车通信网关的一致性测试平台,验证列车通信网关在底层通信上的互联互通功能;搭建了地面互联互通试验台,分别经地面试验台测试、实车地面静态测试和实车动态测试对两列动车组的互联互通功能进行了详细的测试和考核验证,从技术上保证了动车组互联互通和重联运营的顺利实现。

  3. 基于自主研发的梯形图语言编程设计平台实现核心控制算法,包括牵引系统顶层控制技术、大功率交流传动技术(四象限整流器控制策略和逆变器控制技术)、辅助变流器自动并联均流控制技术、牵引系统故障诊断及保护技术等。

  4. 列车网络控制系统采用TCN+以太网+4G移动通信技术架构的创新。“复兴号”中国标准动车组采用TCN网络进行控制和诊断;同时采用以太网作为列车维护网络,实现了各系统的单点维护,并为各系统的健康管理、故障诊断提供了技术支撑;采用4G移动通信技术实现远程实时监视和远程维护支撑,使检修维护更加智能化。

  5. 发明了一种分散自律的多重动态错相车载谐波最优控制技术和一种基于轨面辨识的自适应粘着最优控制,实现动车组高速粘着的极限利用并保证动车组的高速安全运行,显著提升了列车运行密度,大幅度提高了线路载客量。

  该项目获授权发明专利60余项,发表技术论文30余篇,制定IEC国际标准4项,国家和行业标准1项。批量应用于世界运营速度最高、运行地域跨度最大的“复兴号”动车组,累计装车超过4000台套,实现直接销售收入150亿元以上,且技术成果已推广至机车、地铁以及工业传动等领域。

  本项目获2019年度中国铁道学会科学技术奖特等奖。

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