采用轮毂电机的独立车轮轮对的主动导向控制

研究采用左、右车轮的转速差作为反馈量对轮毂电机独立车轮轮对进行主动导向控制的效果。结果表明:如果仅使用转速差作为反馈量,只能使轮对获得类似刚性轮对的导向能力;而在补偿轨道曲率和车辆速度信息以后,可以使轮对的横移接近线路的中心位置。引入反馈控制后,随着控制增益的增加,系统的临界速度逐渐下降,补偿轨道曲率和车辆速度信息并不改变轮毂电机独立车轮主动导向控制的稳定性。在PI控制器作用下,基于左、右轮转速差为反馈量的轮毂电机独立车轮轮对的行为类似于弹性—阻尼耦合轮对,其稳定性与弹性—阻尼耦合轮对相同,在补偿轨道曲率和车辆速度信息后其导向能力能够优于弹性—阻尼耦合轮对。     

用于地铁列车的主动径向装置研究

[目的]地铁列车通过小半径曲线区段时会产生车轮磨耗及噪声。转向架轮对的主动径向技术作为一种理论上可以解决上述问题的有效措施,有必要对其进行深入研究。[方法]通过分析主动径向原理,确定了“径向导向”的控制目标。提出了一种用于转臂式轴箱定位转向架的可控橡胶节点装置及其控制系统,使之成为车辆的主动径向装置。阐述了该主动径向装置的主动径向导向原理,即：地铁列车运行时以信标的方式获取线路信息,径向控制器内存储有每条曲线的信息,结合列车运行速度可确定列车在曲线中位置,由此控制可控橡胶节点装置动作,进而实现轮对以径向姿态通过曲线。以列车的头车为研究对象,建立了A型地铁列车的动力学模型,对采用主动径向装置的地铁列车以60 km/h的速度通过400 m曲线半径时的通过性能进行了分析,并与传统转向架的通过性能进行对比。[结果及结论]相比于传统转向架导向轮对,主动径向转向架导向轮对的冲角和磨耗指数均大幅降低;同一转向架的两个轮对具有相近的横移量,在该位置下轮对可实现“纯滚动”;列车在小半径曲线上的通过性能有明显改善。     

基于广义柔度曲率信息熵的板式轨道脱空损伤识别

板式轨道填充层作为轨道结构关键部位,在高频列车荷载和环境共同作用下出现脱空损伤,引起脱空位置轨道结构刚度改变。为有效检测板式轨道的轨道板脱空情况,采用数值仿真分析得到无砟轨道模态信息,利用轨道脱空区域广义柔度曲率局部峰值进行轨道脱空损伤识别。结合广义柔度、均匀荷载面(Uniform load surface, ULS)、曲率和局部信息熵,提出可定位损伤的ULS曲率信息熵,并在CRTS III板式轨道上进行验证。研究结果表明：广义柔度曲率利用轨道脱空前后模态信息计算轨道脱空损伤曲率差,能够有效定位脱空位置;ULS曲率信息熵表征值只需要轨道的一阶模态信息便能够有效地反映轨道脱空位置及面积,且克服了广义柔度曲率需要健康模态信息的不足;轨道对称位置上相同面积脱空的ULS曲率信息熵值相同;ULS曲率信息熵值与脱空面积和厚度成正相关关系;ULS曲率信息熵表征值具有较好的损伤识别敏感性,能够识别小于单个测点布置面积的0.1 m×0.1 m小面积脱空,并且对轨道板边脱空识别敏感性高于轨道板中脱空识别敏感性。     

低地板轻轨列车独立轮对导向发展现状与永磁同步直驱电机应用趋势

为了促进低地板轻轨列车发展,扩大独立轮对的应用范围,进行独立轮对导向发展现状与永磁同步直驱电机应用趋势综述。导向是限制独立轮对应用的主要问题,通过对导向原理的分析,将提高导向能力主要策略分为车轮转速耦合导向与主动控制导向两类。目前车轮转速耦合应用较为广泛,如Alstom的横向耦合方式与Siemens的纵向耦合方式等。主动控制导向为独立轮对导向发展趋势,可以获得更优的导向能力,目前有转速控制方式在Adtranz车辆上得到应用。在主动控制导向中,转速控制无需附加作动装置,更加易于实现,但同时需对电机的布置和选型等需要综合考虑。由于无需减速环节,易于实现低速大扭矩运行,通过永磁同步直驱电机实现转速控制,成为了城市轻轨低地板列车未来的发展方向之一。     

高速磁浮列车主动悬浮与导向的2-DOF控制

为了满足高速磁浮列车动力学与控制系统稳定的要求,提出主动悬浮与导向的2-DOF控制解决方案。从车辆动力学与控制角度分析,电磁悬挂主动控制稳定的主要影响因素是系统刚度、非结构摄动和模态截取误差,其中非结构摄动程度取决于轨道几何变化和动力学与控制系统的刚度;利用ADAMS与MATLAB协同平台,提出基于单轨正交模型的主动悬浮与导向LQG控制器设计方法。对比仿真表明:1-DOF主动悬浮控制对点头和摇头摄动敏感,而2-DOF主动控制则能够适应竖曲线和平曲线轨道高速运行。在400 km.h-1单转向架模型曲线轨道运行仿真中,2-DOF主动控制的鲁棒稳定性得到了综合验证。     

CRH380B型动车组测速原理及制动系统故障代码清除方法

CRH380B型动车组在制动过程中,为防止转向架制动闸片抱死,避免轮对踏面与轨道产生滑动摩擦而导致轮对变形,在车辆的每个转向架上安装了防滑速度传感器,当防滑速度传感器检测到轮对转速异常时,会触发防滑控制。介绍了防滑速度传感器测速的基本原理,并介绍了2种制动系统故障代码的清除方法。     

跨坐式单轨车辆的临界横向力与曲线限速

在离心力的作用下,跨坐式单轨车辆走行部一侧的稳定轮减载。根据稳定轮刚刚脱离轨面这一临界状态,定义此时车体离心力为临界横向力。采用达朗贝尔原理将跨坐式单轨车辆通过曲线的动力学问题转换为静力学问题,推导出临界横向力和稳定轮预压力之间的关系公式,并利用多体动力学软件UM验证了公式的准确性。依据临界横向力公式,从舒适度角度计算稳定轮预压力的合理取值,得到曲线最高限制速度和最低限制速度与稳定轮预压力、轨道梁超高率以及曲线半径之间的关系。结果表明:临界横向力与稳定轮和导向轮的预压力成线性关系;考虑运行安全性和舒适度要求,本文中车辆的稳定轮和导向轮预压力设置为7kN时,轨道梁最大超高率设置为6%比较合适。     

联合调节器补偿系统的参数优化

联合调节器(以下简称联调)作为机车柴油机速度和功率调整的重要控制单元,其工作状态良好与否直接影响着机车工况,而补偿系统作为联调的主要组成部分之一,在整个调节过程中对柴油机的转速和功率的调整起到修整和过渡的作用,达到反馈和控制的目的.     

轨道车辆系统信息估计技术的容错性

建立考虑传感器噪声和估计系统参数偏差的独立车轮轮对模型,并根据状态观测器理论,设计轨道车辆信息估计技术流程,仿真研究传感器噪声强度及估计系统参数(车轮踏面等效锥度、轮轨接触蠕滑系数、车轮半径和一系纵向刚度)偏差对轮对状态(轮对冲角、左右车轮相对转速)及线路曲率估计结果的影响,以验证估计系统的容错性。结果表明:轮对状态估计系统对传感器噪声表现出极强的容错性,偏差率不超过3%,而传感器噪声强度的增加对线路曲率的估计精度影响基本不变,线路曲率的估计误差主要源于轨道不平顺;轮对冲角的估计精度始终较高,对估计系统参数偏差具有较好的鲁棒性,左右车轮相对转速的估计偏差在一系纵向刚度存在偏差时必须修正,估计系统其他参数偏差的影响可以忽略,线路曲率的估计偏差与估计系统的参数偏差存在比例关系,便于修正。     

轨道曲率校正中应用空间滤波的列车定位系统的开发

在摆式列车上使用的ATS地面传感器列车定位系统,要根据ATS地面传感器移设或增设情况不断更新ATS地面传感器位置和车载数据库.提议的新方法是,将车体偏航角速度除以运行速度计算出的轨道曲率数据保存在车载数据库中,在列车运行过程中通过与轨道曲率数据相比较来检测列车的位置.在这种情况下,应用空间滤波器来提高检测精度并降低数据...     

独立旋转车轮导向机理研究

讨论了对导向产生影响的轮轨作用力;比较分析了传统轮对和独立旋转车轮的导向机理.结果表明传统轮对虽存在蛇行运动,但具有较好的导向性能;独立旋转车轮不存在蛇行运动,但其直线上自动对中性能和曲线上的导向性能不如传统轮对.     

独立轮对柔性耦合径向转向架的导向特点

通过理论分析推导出独立轮对柔性耦合径向转向架最佳耦合刚度的表达公式,该公式表明:独立轮对柔性耦合径向转向架导向能力的好坏关键在于耦合刚度的选取,而耦合刚度的选取只与列车系统的二系悬挂纵向刚度、二系悬挂横向跨距、车辆定距、转向架轴距等内在结构参数有关,与列车运行速度和轨道曲线半径等外界环境参数无关。进一步的仿真分析表明:无论曲线半径、运行速度、未平衡离心加速度和轮对横移量等外界条件怎么变化,独立轮对柔性耦合径向转向架都会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这不仅验证了理论推导公式的正确性,也佐证了独立轮对柔性耦合转向架面对复杂多变的外部环境确实具有很强的自适应径向调节能力。     

弹性阻尼耦合轮对动力学特性分析

耦合轮对左右车轮间是通过耦合度可变的耦合器连接的,既不完全固结,也不可相对独立旋转,因此其动力学性能也有别于二者。现建立弹性阻尼耦合轮对(EDCW)车辆的动力学模型,系统地分析了其直线稳定性和曲线通过性能。研究发现,选择适当的耦合度时,全部轮对均为EDCW的车辆系统动力学性能居于传统轮对和独立旋转车轮车辆系统之间。在直线上的临界速度小于独立旋转车轮而大于传统轮对,在曲线上的导向性能劣于传统轮对而优于独立旋转车轮,其直线上临界速度的提高是以曲线上导向能力的下降为前提的。研制一种具有主动控制性能的耦合器,使其在高速时具有小耦合度,在低速和通过曲线时具有大耦合度,可以很好地满足当今铁路发展的需求。     

轮/轨接触几何参数对高速客车动力学性能的影响

为研究轮轨关系对高速铁路车辆动力学性能的影响,选择中国车轮踏面LMA与钢轨断面CHN60、日本新干线圆弧车轮踏面JP-ARC与钢轨断面JIS60和欧洲标准车轮踏面S1002与钢轨断面UIC60,应用AD-AMS/Rail软件,考虑轮对内侧距从1 353 mm变化到1 360 mm的情况,计算分析高速客车的临界速度、脱轨系数、车辆运行平稳性以及车辆稳态曲线通过的轮轨磨耗指数。车辆动力学仿真计算中均采用基于先锋号客车基本参数建立的车辆动力学模型。分析轮轨几何参数对高速车辆运行平稳性和稳定性的影响,结果表明:增大轮对内侧距可以改善舒适性,减小磨耗,提高临界速度。     

独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度对动力学性能的影响

提出一种独立轮对柔性耦合转向架的方案。通过理论分析得知,一旦耦合刚度合理匹配,该转向架就会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这说明独立轮对柔性耦合转向架有望彻底解决独立轮对的导向难题。然后通过数值仿真全面分析了耦合刚度对独立轮对柔性耦合转向架动力学性能的影响,找出了其影响规律,获得独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度的最佳匹配关系,为今后独立轮对柔性耦合转向架的方案设计提供了重要的理论依据。同时本文还提出了独立轮对柔性耦合转向架能产生类蛇行运动的新观念。     

PW—200型转向架高速轻型轮对的研制

介绍了PW－200型转向架高速轻型轮对的车轮、车轴、制动盘的结构特点和高速轻型轴承的选型，及装有轻型轮对的车辆在滚动、振动试验台和正线试验的试验结果。表明，该轮对能适应200km/h以上速度运行，达到了设计任务书的要求。     

无公用轴独立旋转车轮转向架直线横向动力学研究

无公用轴独立旋转车轮转向架的车辆不仅左右车轮的旋转自由度独立,而且两轮的横移和摇头也解耦。文章通过建立无公用轴独立旋转车轮转向架车辆在直线上的横向动力学客车模型,模拟实际线路,利用新型数值快速积分法进行动态仿真,得出无公用轴独立旋转车轮转向架车辆的动态响应值,并与具有相同悬挂参数的传统客车进行比较。     

耦合轮对的应用研究

建立了耦合轮对转向架车辆的动力学计算模型,利用数值模拟方法对不同半径曲线的通过情况进行了动态仿真计算.通过传统轮对与独立轮对、耦合轮对的比较,认为耦合轮对具有更好的动力学性能.基于耦合轮对的特点,提出采用耦合轮对抑制粘滑振动的新方法,并对其可行性进行了分析.分析表明,由于耦合轮对蠕滑力的可控性,采用耦合轮对能有效抑制轮对的粘滑振动.     

抗蛇行减振器对磁流变耦合轮对车辆的临界速度与高速曲线通过性能的影响

为使磁流变（Magneto-rheological Fluid，MRF）耦合轮对在工程化、实用化方面有较大的进展，作者建立了31个自由度的车辆系统数学模型，并通过仿真分析发现：车辆在没有安装抗蛇行运动减振器的条件下，当磁流变的屈服应力较小时，虽有较高的临界速度，但轮对横移量较大，易出现2点接触；若屈服应力增大，临界速度急剧下降，到一定值后则降幅变缓。当车辆安装合适的抗蛇行运动减振器后，可大幅度提高车辆的临界速度，在适宜磁流变屈服应力的配合下，车辆以高速和超高速在高速铁路上行驶时，轮对和车体均具有较好的横向动力学性能。因此，合适的抗蛇行运动减振器对磁流变耦合轮对车辆是必须的。     

后轮对独立回转新型转向架曲线通过性能的研究

后轮对独立回转新型无摇枕转向架的曲线导向性能主要取决于其前轴的一系纵向定位刚度,而后轴的一系纵向定位刚度对导向性影响较小。因此,为了同时保证其曲线导向性和直线稳定性,对转向架一系纵向刚度可采取前后轴非对称布置。建立具有14个自由度的非线性车辆模型和车辆通过曲线轨道时的运动方程,采用MATLAB语言编写计算程序,对4种非对称布置方案的转向架曲线导向性能进行仿真对比分析。仿真分析结果表明,当刚度以车辆中心对称布置时,若外侧轮对纵向刚度小,内侧轮对纵向刚度大,则前转向架性能基本保持不变,而后转向架曲线通过性能变差,但其摇头角比前后刚度较大的方案要好;当第一、第三轮对的纵向刚度较小和第二、第四轮对的刚度较大时,转向架曲线通过性能好,且又改善了其在直线上的横向稳定性,是较适合高速运行的转向架布置方案。