气动技术在城市轨道交通中最典型的应用是列车制动系统中的压力控制,而气动技术的核心是电-气转换装置,即气动控制阀,它的性能直接关系到气动控制系统的性能。随着压电材料和压电结构的逐步成熟,气动技术与压电相结合所开发的压电式气动控制阀与电磁阀相比具有许多更优越的性能。本论文针对压电阀的模型设计和在列车制动系统中的应用技术开展研究。论文综述了气动技术及列车制动技术发展的现状,分析了现有列车制动技术存在的不足,研究了将气动技术与新材料技术相结合,应用于列车制动系统中的可行性;论文研究了压电双晶片工作原理、理论模型、工作方式等,测试了压电双晶片的静态特性和动态特性,对所采用的压电双晶片的结构形式-并联型结构的电气连接方式进行了实验比较。论文研究设计了基于压电双晶片的比例阀及驱动控制电路,建立闭环控制模型,研究了不同负载下压电阀的响应速度、压力控制精度等性能指标。对以压电比例阀为先导的电气压力控制阀进行了理论气压控制模型分析,并测试了压电阀的响应速度等动态特性参数,用PID控制算法设计了控制系统,验证了压电比例阀替代电磁阀应用于新型列车制动系统中的可行性。论文应用虚拟仪器——Labwindows/CVI构建了新型制动系统的调试验证平台,利用模拟电信号对列车制动系统进行仿真激励,并同时监测制动系统的控制过程参数的变化,为开发的基于压电阀的SABC-I型制动系统的评估和改进提供必要的条件。