高速列车主动安全控制的关键基础研究

规模化快速发展高速铁路是我国经济社会发展乃至国家安全的重大战略需求，而列车运行安全是高速铁路建设和发展的根本前提,采用先进控制技术是确保高速列车在途安全的重要途径之一。针对高速列车运行安全问题,本项目以如何主动消除行车安全隐患为重点，研究如何通过控制手段,构建列车多重主动安全运行保障体系，提前化解轮轨失衡、姿态失稳以及牵引/制动失效这三大直接危及列车运行安全的关键隐患。主要研究内容包括: (1) 基于二型模糊模型的自适应粘着与防滑控制；(2) 基于核心特征的鲁棒自适应平稳运行姿态控制；(3) 基于安全约束条件的牵引/制动容错控制。本项研究对我国现有高速列车安全运行以及未来高速铁路建设的持续稳步发展具有重要意义。

​先进控制是确保高速列车客运系统安全高效运行的关键技术之一。本项目围高速列车轮轨粘着控制、姿态稳定控制以及牵引/制动控制，进行全面深入研究，取得三方面重要成果：1）在轮轨粘着方面，建立了基于二型模糊系统的高速轮轨粘着模型，提出了高速粘着状态估计算法和基于粘着状态辨识和基于粘着力估计的自适应粘着控制、主动防滑空、以及再粘着控制方法；2）在姿态稳定方面，提出了基于天棚阻尼的改进横向姿态镇定控制方法和基于八自由度横振-侧滚耦合动力学模型的容错自适应横振-侧滚姿态镇定控制新方法；3）在牵引/制动方面，提出了基于神经网络核心特征的高速列车鲁棒自适应控制方法，基于虚拟参数的返步自适应容错牵引/制动控制方法，基于安全速度曲线的高速列车节能与牵引/制动优化控制，以及基于主动粘着防滑的高速列车牵引/制动控制新方法。这些成果与高速列车安全运行密切相关，为构建高速列车主动安全控制体系提供了重要理论支撑。本项目不仅圆满完成各项科研指标，取得系列科研成果，而且培养了一大批优秀的硕士、博士研究生和中青年教师，这将为我国研制并推广应用具有自主知识产权的高速列车奠定坚实的理论基础，并提供重要的智力支持。