kz1阀空气制动系统数值仿真模型及程序开发

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1、摘要摘要随着国民经济的迅速发展，铁路作为我国经济发展的命脉，越来越受到各方面的关注，为了解决现有运能不足与需求快速增长的矛盾，提速和重载已经成为我国铁路运输的发展方向。自1997年以来，铁道部对我国干线铁路先后进行了6次大规模提速。列车速度的提高，是对制动技术最为严格的挑战。随着铁路向高速、重载方向发展，对制动系统的研究显得尤为重要。制动问题是随着铁路而伴生的古老问题，其研究一直沿用传统的实验方法，一方面是由于空气制动系统结构简单、易于实验；另一方面是由于早期的气体流动理论的局限，难于与空气制动系统相结合。

2、由于现在铁路高速、重载的需要，空气制动系统日益复杂，单纯依靠实验手段难度不断增加，且耗资、费时，特别是实验中制动性能的离散性，促使人们开始转向模拟研究。计算机运算能力的提高，为数学模型的求解创造了条件，促进了制动系统模拟研究的迅速发展。．本文通过对带有KZl型空气制动阀的列车制动系统进行认真的研究和分析，根据KZl型空气制动阀原理和气体流动理论，建立该阀的物理模型，并开发出适合预测制动系统性能和分析参数影响的列车制动系统仿真程序。计算出单车各种减压量工况下的制动缓解和紧急制动仿真结果，与试验数据对比，验证仿

3、真程序的正确性。并应用本仿真程序预测装有KZl阀快速货车的制动系统能力的制动性能，仿真结果表明，紧急制动、常用制动及缓解作用正常，证明KZl阀能够满足快速货车要求，可以应用到快速货车制动系统中。本仿真程序采用数值方法，以计算空气制动系统中气体流动为核心，通过数值计算每个瞬时制动系统内所有管路、缸的物理状态，进而获得制动系统特性的空气制动系统数值仿真，不仅能够获得每个瞬时制动系统内气体状态，还能够非常清楚的了解制动过程中每个移动部件在任何时刻的位置，了解制动系统移动部件的运动轨迹。同时，本仿真程序还可用来分析

4、出各参数对制动系统性能的影响，因此可以作为分析制动机理、优化制动系统的有力工具，可为其它研究工作(如列车纵向动力学的研究)提供参考数据。利用仿真系统便于及时发现问题，改进设计，优化方案，对完善新型制动系统具有重要意义。关键词：铁路；制动；模拟仿真；KZl阀大连交通大学工学硕士学位论文AbstractAlongwiththerapiddevelopmentofthecountryeconomy，asthevitalsoftheeconomydevelopment，therailwaytransportisat

5、tendedbyvariousfacets．Tosolvetheconflictbetweenthelacktransportabilityandtheincreasingrequirement，thespeed-upandtheheavy—haularebecomingthedirectionofrailwaytransport．Since1997，theministryofrailwayhasraisedtherunspeedforsixtimesinthemainlines．Theraisingoft

6、rainspeedisthestrictestchallengeforthebraketechnology．Asrailwaydevelopstohighspeedandheavyhaul，theresearchonbrakingsystemisveryimportant．Brakeproblemisanancientproblemalongwithrailway，itsstudiesalwaysusethetraditionalmethodofexperiment，ontheonehand，itisbec

7、auseofairbrakesystem’Sstructuresimple，iseasytotest；ontheotherhand，itisbecauseofthelimitationofairflowdynamicsinearlystage，ishardtocombinewithairbrakesystem．Becauseoftherailwayneeddevelopstohighspeedandheavyhaulforthepresent，andairbrakingsystembecamemorecom

8、plex，onlydependonusingthemethodofexperimentmeansmoredifficulty，moretimeandmoneyconsuming，especiallyduetothediscreteofbrakecapabilityinexperiment，makepeoplebegintochangeresearchdirectiontosimulation．Theraising