铁道车辆主动、半主动空气弹簧悬挂系统的研究

主要研究具有空气弹簧悬挂系统转向架的铁道车辆，提出采用主动、半主动悬挂策略来改善车辆的垂直运行平稳性，并由此提出随机最优控制，阀控主动控制和半主动悬挂等三种不同悬挂控制策略。在最优控制和阀控主动控制策略中，空气弹簧既被用作二系悬挂元件，又被用作控制执行元件。在半主动悬挂策略中，连接空气弹簧和附加空气室的节流孔直径将按照控制规律来调节。理论及参数研究表明；这些控制方式是有效的，最后给出了阀控悬挂的实验结果。     

高速列车横向悬挂主动、半主动控制技术的研究

针对铁路机车车辆横向悬挂系统存在的振动问题,提出了一种基于力和加速度反馈的旨在抑制振动的主动、半主动控制方案。介绍了主动、半主动控制原理,相应的执行机构和控制器的构成,整车试验的试验方法和部分试验结果。试验表明:采用主动、半主动控制技术以后,机车车辆的运行平稳性指标得到了较大的提高,列车的运行品质得到了明显改善。     

基于LQR的半主动悬挂机车车辆控制策略的研究

指出现有的天棚阻尼半主动悬挂控制策略应用于铁道机车车辆领域中，在有效改善车体平稳性的同时，转向架和轮对的动力学性能变差。针对此现状，本文建立了铁道机车车辆1／4车体、二自由度的横向半主动悬挂模型，基于线性二次型最优控制器原理，综合考虑其性能指标，对车辆悬挂系统的半主动控制策略进行了改进研究，同时对改进后的控制策略的控制效果进行了仿真。仿真结果表明，经过改进后的半主动悬挂控制策略，在提高车辆平稳性的同时，转向架构架和轮对的动力学性能基本上保持不变，从而改善了整车的动力学性能。     

基于最优控制的半主动悬挂机车平稳性能研究

现有的半主动悬挂控制策略本身存在一定的弊端,即在有效改善车体平稳性的同时,转向架和轮对的动力学性能变差,为此采用最优控制的方法,综合考虑其性能指标,对车辆悬挂系统的半主动控制策略进行了改进研究,同时利用动力学仿真软件Simpack建立一个2C0机车控制模型,并对改进后的控制策略进行了动力学性能仿真分析.仿真结果表明,基于最优控制改进的半主动悬挂控制策略,在提高车辆平稳性的同时,转向架构架和轮对的动力学性能基本上保持不变,从而使整车性能多指标综合达到最优.     

采用主动悬挂技术是改善机车横向动力学性能的有效途径之一

主动控制振动技术在机车车辆中的应用研究具有重要的理论意义和实用价值.本论文对主动控制技术做了系统的研究,并把这一技术应用于改善铁道机车车辆的横向振动性能.用ADAMS/RAIL软件建立了机车仿真模型和全主动悬挂动力学方程,推导出系统的状态方程.采用线性二次型最优控制方法,用MATLAB软件编写程序并计算出最优反馈矩阵.将MATLAB软件与ADAMS/RAIL软件相结合进行仿真计算.通过对仿真计算结果的分析和研究,提出了全主动悬挂技术可以有效地改善机车车辆横向动力学性能的观点.本文还对半主动悬挂进行了仿真计算,研究表明半主动悬挂也可以比较有效地改善机车车辆横向动力学性能,但是比全主动悬挂的效果差一些,而由于半主动悬挂的结构简单,成本和维护费用较低,在机车车辆主动控制振动技术的应用研究中也应当给予一定的重视.     

半主动悬挂机车平稳性和曲线通过动力学性能仿真研究

利用天棚控制原理和SIMPACK动力学软件分别建立二系横向和垂向半主动悬挂机车模型,分析比较了横向、垂向半主动悬挂和被动悬挂的平稳性,以及300 m曲线半径通过时的动力学性能,得出采用半主动悬挂方式可有效地提高机车的平稳性．但同时会使轮对动力学性能恶化。因此有必要对构架结构参数和悬挂系统参数作进一步优化和研究。     

机车车辆半主动悬挂控制的计算机仿真

半主动悬挂是当前高速机车车辆研究的热点课题之一，机车车辆半主动悬挂控制的计算机仿真方法研究为半主动悬挂系统研制提供了计算机仿真的平台和手段。本文提出和实现了ADAMS／RAIL和MATLAB联合使用的仿真方法，并用一个示例证明了其可行性。     

机车车辆动力学研究及发展

机车车辆动力学在最近10年得到迅速发展,考虑车辆—轨道耦合作用的耦合模型得到广泛应用。随着大跨距跨江铁路桥的建设,车和桥的耦合振动会引起接触网的振动,进而影响弓网的耦合振动。因此十分有必要开展接触网—受电弓—机车车辆—线路—桥梁耦合大系统动力学的研究。进行机车车辆动力学性能优化,必须首先确定机车车辆动力学三要素的优先关系,即运行的稳定性—安全性—平稳性,建立以列车为研究对象的模型,同时在模型中考虑机车车辆结构弹性和频变特征悬挂参数以及气流扰动的影响,进而进行灵敏度分析和参数优化。给出考虑频变特性的钢弹簧等效计算方法以及基于循环变量的列车系统动力学建模和计算方法,并验证了计算方法的有效性。     

铁道车辆横向半主动悬挂试验系统

为解决半主动悬挂工程应用问题,在试验室建立了铁道车辆的横向半主动悬挂试验模型,开发了车辆试验模型横向半主动悬挂控制测试系统,采用自校正自适应控制方法进行控制前和控制后的试验对比研究。研究结果表明,通过半主动悬挂控制,车辆模型在不同速度等级时车体的平稳性和加速度的最大值都得到很大的提高。     

半主动悬挂系统动力学性能仿真分析

以配装SW—200型转向架的动力学试验车为研究对象,对二系横向阻尼采用天棚半主动悬挂和开关半主动悬挂2种控制模式下的车辆动力学性能进行仿真计算分析。结果表明:半主动悬挂控制模式下的车辆蛇行失稳临界速度比采用被动悬挂控制模式时虽有所下降,但仍能满足运用要求。与被动悬挂控制模式相比,在直线上运行时,天棚半主动悬挂和开关半主动悬挂控制模式下的车体横向平稳性指标分别改善13%～18%和8%～16%,而且车辆运行速度越高,半主动悬挂控制模式对车体振动的控制效果越好;在曲线上运行时,半主动悬挂模式对车体横向振动仍有良好的控制作用;与开关半主动模式相比,系统时滞对天棚半主动悬挂模式控制车体振动的效果影响较大。     

高速列车开关式横向半主动悬挂系统的理论与实践

阐述了半主动悬挂系统的原理,介绍了基于天棚控制原理的开关式横向半主动悬挂系统的研制过程。利用车辆系统动力学仿真分析软件UM分析了车辆系统采用半主动悬挂改善车体振动性能的结果,确定了半主动悬挂系统的时滞范围和车辆过曲线时车体离心加速度的滤波频率范围。针对样机进行了简化的台架试验。仿真计算和台架试验结果均表明,采用开关式半主动悬挂系统可以有效地维持和断开减振器所提供的阻尼力,从而提高横向运行平稳性指标。     

基于乘客舒适度的悬挂式单轨平面圆曲线参数研究

由于车辆结构的差别,悬挂式单轨平面圆曲线参数与传统轮轨相差较大。为研究合理的圆曲线参数取值,本文运用行驶动力学理论,从乘客舒适度角度,对最小平面曲线半径和最小圆曲线长度等参数进行了计算研究,提出了相应的取值建议。当车辆最大偏转角不大于6. 843°,最大未被平衡离心加速度不大于0. 8 m/s~2,车速为80km/h时,最小平面曲线半径应不小于250 m。由于悬挂式单轨车辆的悬挂结构和参数与传统轮轨车辆存在较大区别,其最小圆曲线长度应不小于2V,是传统轮轨铁路的4倍。后续可在此研究成果基础上,利用车线耦合动力学理论,对乘坐舒适性、车线动力响应、车辆性能与线路参数之间的匹配关系等进行进一步研究,并综合考虑建设成本、运营维修等因素,合理确定各项参数。     

铁路车辆通过曲线时的最小半径研究

通过对车辆在曲线上的运行特征的分析,从车辆自身通过最小曲线半径、抗倾覆能力的最小曲线半径、满足旅客列车最高运行速度要求的最小曲线半径、满足旅客舒适度与内外轨均磨条件要求的最小曲线半径等因素,建立平曲线最小曲线半径与车辆运行特征间的对应关系;从车辆连挂车钩最小曲线半径、工程允许曲线半径、限坡当量竖曲线最小曲线半径、车辆结构限界要求的最小曲线半径、行车平稳性及舒适度要求的最小曲线半径等建立竖曲线最小曲线半径与车辆运行特征间的对应关系;运用相关的参数,对站线曲线半径标准的选择,进行计算与分析;为站线曲线半径标准及道岔标准的选择,提供系统理论根据,为新一轮《线规》及《站规》与工程具体设计,提供系统理论支持。     

出口地铁车辆的一列多车舒适度评价

为了确定某出口地铁车辆的最佳设计方案，提出了一种基于一列多车的舒适度评价方法。空气弹簧装车特性和车辆间作用是两个重要的轨道车辆舒适度影响因素。在整车动力学模型虚拟环境下，测试空气弹簧装车特性并与试验台特性对比，两者具有比较一致的基本特征。根据钩缓装置的测试特性曲线，建立简化的非线性刚度车辆间连接。在此基础上，应用Wz和Nmv指标进行一列8辆车舒适性对比评价，数字滤波Wz与Nmv评价比较接近，模拟滤波形趋于乐观。     

高速列车二系横向阻尼连续可调式半主动悬挂系统的研究

基于天棚阻尼控制原理的阻尼连续可调式半主动悬挂系统由4套阻尼连续可调式半主动减振器、2个两轴加速度传感度和1套检测、控制及故障诊断系统等组成。利用车辆系统动力学仿真分析软件UM,建立某型高速列车的虚拟样机模型(包括二系横向被动状态和二系横向阻尼连续可调式半主动悬挂状态),分析高速列车二系横向采用阻尼连续可调式半主动悬挂对改善车体横向振动性能的效果,从而确定天棚阻尼系数取150kN·s·m-1比较合适。为了开展阻尼连续可调式半主动悬挂系统样机的台架性能试验,采用软件UM建立了样机的简化试验台架仿真模型。5个试验工况下的台架性能试验结果表明:与被动悬挂相比,半主动悬挂下的车体加速度均方根值改善了19.8%～37.8%,车辆运行平稳性指标改善了8.1%～15.0%,说明高速列车二系横向采用阻尼连续可调式半主动悬挂系统可以实时切断加速车体横向振动的阻尼力和实时提供衰减车体横向振动所需要的阻尼力,从而提高高速列车的横向运行平稳性。     

考虑车体弹性的车辆垂向振动特性优化研究

为了提高城市轨道交通车辆垂向振动舒适性,文章以某快速地铁车辆的中间车为研究对象,首先采用有限元分析软件建立弹性车体模型,再采用动力学分析软件建立考虑车体弹性的车辆-轨道刚柔耦合系统动力学模型,并以转向架悬挂参数和设备悬挂参数为优化对象,对车辆垂向振动特性进行优化研究.结果表明,基于优化后的一组悬挂参数,车辆垂向振动特性...     

基于加速度阻尼控制的半主动悬挂研究

半主动悬挂是改善铁道车辆振动、提高乘坐舒适度的有效对策。但由于铁道车辆的特殊性和复杂性,车辆动力学系统的精确数学模型很难获得,这限制了现代控制理论在实用化半主动悬挂中的应用;而天棚阻尼控制所需车体的绝对速度很难测量,若采用测得车体加速度积分得到车体绝对速度的方法,其传感器的误差和系统噪声会导致车体绝对速度产生误差,从而影响减振效果。基于上述原因,本文提出加速度阻尼控制方法,即采用与车体加速度成正比的振动衰减力来抑制车体振动,并对加速度阻尼控制方法稳定性进行理论分析和仿真研究。仿真结果证明:与被动悬挂相比,车体振动加速度有效值和最大值在各速度级分别减少了55%~63%和53%~66%,Sperling乘坐指数也得到明显改善;且加速度阻尼控制具有很好的鲁棒性和适应性。可见该方法能有效地提高铁道车辆的平稳性和乘坐舒适性。