KZ1型控制阀仿真模型及列车制动性能仿真研究 The Simulation Model of KZ1 Control Valve and the Simulation Study on Train Braking Performance.pdfVIP

No．1 第31卷，第1期 中 国 铁 道 科 学 V01．31 20 1 CHINARAII。WAYSlCIENCE 2010 0年1月 January， 文章编号：1001—463212010)01—0105-06 KZl型控制阀仿真模型及列车制动性能仿真研究 魏伟，刘 涛，张军 (大连交通大学载运工具先进技术重点实验室，辽宁大连116028) 摘要：根据空气流动理论和KZl型控制阀(Kzl阀)的工作原理，建立使用KZl阀的列车空气制动系统 仿真模型，并开发相应的列车搴气制动仿真系统，对Kzl阀置于快速及普通位时单车的制动、缓解和紧急制动 进行仿真。与试验结果对比表明，仿真模型能够较好地模拟单车制动性能。对KZl阀应用于时速160krIl快速货 车的列车制动特性进行仿真分析可知，Kzl阀在快速位时的列车制动性能与104型控制阀接近，在普通位时与 120型控制阀接近；KZl阀在制动、紧急制动时性能较好，但是在缓解时波速过低，初步分析是由于副风缸容积 过大所致。凶此，使用KZl阀的车辆与使用其他型号控制阀的车辆混编时，可能会发生缓解传播不连续的问题。 关键词：空气制动；控制阀；制动性能；制动仿真；气体流动；快速货车 中图分类号：U270．35文献标识码：A 制动系统数值仿真作为制动系统研究新手段已 热传导的流动过程。这种非稳定流动的气体状态可 经在美国、印度、日本、中国、意大利等国全面开 由质量守恒方程、动量方程和能量方程描述。 展[卜5I。文献[6]和文献[7]建立的中国主型货由管路微小断面的气体流量连续，可以得到流 运列车120阀的列车制动性能仿真系统可以仿真多 量方程： 达4台非同步机车牵引的150辆以内的重载组合列 车制动性能。文献[8]开发了列车初充气模型。 囊+P爱+“毫+管菩一o(1) Kzl型控制阀(KZl阀)作为新研制的快速货车由管路内任意微小断面的气体满足动量守恒定 新型控制阀，已先后进行了单阀性能试验、单车性 律，得到动量守恒方程： 能试验、环境试验等凹]。本文在KZl阀产品研发 —_十“—_十一i一十L，=U ～厶，(2) 粤+“挈+上挈+G—o dt dz d z 阶段，根据KZl阀的结构原理及单阀试验性能， p 由管路内任意微小断面的气体符合能量守恒定 建立制动系统仿真模型，利用仿真系统预测列车制 律，得到方程： 动系统性能，对KZl阀进行优化设计。所研究开 发的软件系统不依赖于任何商业计算软件。 (卺+“笔)一n2(囊+“爱)一 (愚一1)ID(口+酊)一0 (3) 气动系统数学模型 其中，G一厂筹t打寺 制动系统中的气体流动为非稳态流动，因此获 式中：lD，“，p，口，惫，g分别为气体的密度、流 得制动系统动态特性需要求解制动系统中气体流动 速、压力、声速、比热比、传热率；D，F，z，￡ 的非稳态运动方程，这些方程包含管路状态方程、 分别为管径、管的截面积、距离和时间。 管路多分支边界