利用对中式气动作动器改善铁道车辆的横向乘坐舒适度

介绍了日本开发的一种对中式气动作动器。线路运行试验结果表明,对中式气动作动器能有效降低因横向止挡碰撞而造成的车体冲击,从而减小车辆横向振动加速度,提高乘坐舒适度。     

基于压电作动器的高速列车车体弹性振动主动控制

首先利用悬臂梁模型验证了压电作动器对梁体弹性振动的控制效果,然后针对实车结构研究了采用压电作动器结合最优控制策略降低车体垂向一阶弯曲振动、改善车辆运行平稳性的效果。仿真分析结果表明,压电作动器安装在车体中部,通过优化控制参数能明显地抑制车体一阶垂向弯曲振动,并显著改善车辆垂向运行平稳性。     

高速动车组半主动横向减振系统研制

为提升高速动车组在既有客运专线和高速线路之间跨线运行时的车辆运行稳定性和乘客乘坐舒适性，文章基于H∞控制设计研制了一种半主动横向减振系统，该系统主要由控制器、减振器、车体加速度传感器、活塞位移传感器组成。为了验证半主动横向减振系统的性能，将其搭载于某高速动车组进行整车滚振试验，通过施加武广线路谱和胶济线路谱激励，测试车辆在不同速度级下的车体横向振动控制效果。试验结果表明，半主动横向减振系统可以有效衰减车体的横向振动，尤其是0.5～3 Hz的低频振动，幅值可衰减50%以上。     

高速列车横向平稳性主动控制规律研究

提高列车的运行平稳性是机车车辆动力学的研究热点。本文以列车的横向运行平稳性为研究对象,采用面向对象的建模方法,建立了由3节车辆组成的车组横向动力学模型,并将作动器放置在车端构成车端主动悬挂系统。采用轨道不平顺高速谱作为输入,考虑轮轴间时延,运用遗传算法对控制器进行优化设计。研究表明,采用车端主动悬挂系统,运用本文算法,车组的横向运行平稳性得到了提高;当在端部车辆的端部二系悬挂中再并行设置作动器,并采用改进的天棚阻尼器算法后,端部车体的振动得到了有效抑制,整个列车横向运行平稳性进一步得到了改善。     

车辆横向主动悬挂试验对比研究

建立了铁道车辆１：８的半车４自由度横向主动悬挂试验模型，应用ＬＱＧ控制方法进行了主动悬挂与被动悬挂的试验对比研究，并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明，主动悬挂方式能有效衰减振动，尤其是共振点处的振动；主动悬挂与被动悬挂相比，车体横移振幅在高频共振点附近平均降低８０％左右，在其余频段平均降低约３０％；车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低６５％左右，在其余频段平均降低约２０％。当车体质量大于控制     

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。     

等效锥度对120km/h地铁车辆横向稳定性影响研究

基于目前120 km/h B型地铁车辆在实际运营中出现车轮等效锥度较大的情况,借助Simpack动力学仿真软件,建立车辆多体动力学模型,还原了目前车辆在实际运营中车轮磨耗后出现的异常振动。仿真发现,车辆在车轮等效锥度为0.5时,车体存在因转向架蛇行造成的5.5 Hz振动频率和因车体上心滚摆模态被轨道不平顺激发造成的2.5 Hz振动频率,因此造成车体横向平稳性指标过大。通过对悬挂参数分析发现,适当增大一系横向定位刚度可有效降低车轮等效锥度较大时的车辆横向平稳性指标。     

移动式线路动态加载车液压加载系统设计

移动式线路动态加载车可以连续测量轨道刚度。加载由加载车的作动器实现,加载车工作时作动器以车体为反力架将载荷传递到钢轨上,通过激光位移传感器测量轨道的变形。液压加载系统能够控制作动器对轨道施加垂向和横向载荷。本文介绍了动态加载车液压加载系统布局与液压加载机构的设计。移动式线路动态加载车投入使用后,设备运行状态良好,测试数据稳定。     

基于模态追踪的地铁车辆低频横向晃动分析

为研究车体低频横向晃动的原因及提高旅客乘坐舒适性,首先依据模糊数学的欧式贴近度准则,有效追踪和分析了车辆各刚体模态随速度变化的情况;其次,基于欧式贴近度定义整个系统所有模态之间的耦合度;最后,以降低车辆系统的耦合度为优化目标,对悬挂参数进行优化。计算结果表明:在某一速度下,当转向架蛇行运动的频率与车体横向振动的固有频率接近时,两者振型极为相似,欧式贴近度接近于1,转向架蛇行运动与车体横向运动发生共振,使车体横向发生低频晃动,此时车辆系统耦合度最大。对车辆悬挂参数优化后,可有效降低系统内的耦合度,减少转向架蛇行运动对车辆横向振动的影响,消除车体低频晃动现象。     

摆式列车车休倾摆机构同步问题研究

针对倾摆机构和作动器因安装空间位置受限制以及为保证互换性而采取相对安装的方式带来的车体倾摆机构的同步问题,分析了摆式列车车体倾摆角度与作动器行程的关系,提出作动器主从同步的控制方式,即以一个作动器的输出作为理想输出,其余的作动器受控跟踪这一选定的理想输出,达到同步控制。这种同步控制方式具有灵活、快速、准确的输出响应,并通过试验得到了验证。     

摆式列车车体倾摆机构同步问题研究

针对倾摆机构和作动器因安装空间位置受限制以及为保证互换性而采取相对安装的方式带来的车体倾摆机构的同步问题,分析了摆式列车车体倾摆角度与作动器行程的关系,提出作动器主从同步的控制方式,即以一个作动器的输出作为理想输出,其余的作动器受控跟踪这一选定的理想输出,达到同步控制.这种同步控制方式具有灵活、快速、准确的输出响应,并通过试验得到了验证.     

铁路工程车辆横向失稳动力学特征分析

以工程车辆正线动力学性能型式试验数据为研究对象,论述了国内外铁路对车辆横向失稳试验的判定,从车体和构架横向振动加速度、轮轴(轨)横向力及轮轨垂向力3方面对试验过程中车辆横向蛇行失稳时呈现的动力学性能特征进行分析、归纳和总结。结果表明,焊接构架式转向架的工程车辆,采用构架横向加速度10 Hz滤波后,连续峰值5 m/s2来进行横向失稳评判较为合理。     

防车体垂向振动抗蛇行减振器用位移相关型橡胶节点的研发

研发用于连接转向架构架与车体的位移相关型橡胶节点,抑制因质量微小不平衡轮对旋转所引起的铁道车辆车体的垂向振动,以提高乘坐舒适度。文章对抗蛇行减振器用位移相关型橡胶节点作了介绍。为确认这种新设计橡胶节点的抑振性能,进行了旋转激振试验和运行试验。结果表明,使用这种新研发的位移相关型橡胶节点降低了不平衡轮对旋转所引起的车体垂向振动。     

铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制

研究铁道车辆横向主动悬挂采用H∞控制方案的振动控制效果。建立考虑车体横移、摇头、侧滚以及转向架横移的铁道车辆横向主动悬挂的控制模型。以该模型为基础,利用MATLAB软件设计铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制器。为了验证设计得到的H∞控制器的控制效果,采用ADAMS/Rail多体动力学软件建立整车模型,与MATLAB软件进行联合仿真,比较被动悬挂、Skyhook主动悬挂、H∞主动悬挂3种情况下的仿真结果。结果表明,车辆横向主动悬挂采用H∞控制器后振动控制效果明显,有很强的鲁棒性,可以将车体横向加速度的低频部分减小2倍以上,且不会增加车体横向加速度的高频部分。     

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。     

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。     

B120型车体碰撞仿真研究

城轨车辆碰撞安全性设计是城轨车辆设计中一个重要问题。文章根据现代城轨车辆碰撞方面相关标准及数据,使用有限元仿真软件对不同速度下的B120型车体进行碰撞仿真计算,观察吸能装置及防爬装置的主要作用,考察整车防碰撞能力,以及防爬器的防爬性能和吸能能力。结果表明该型车体的结构设计完全符合技术协议的防碰撞要求,具有较高的合理性。     

摆式车辆的新型作动器

介绍了摆式车辆用新型电动油压作动器(EHA)的结构、性能,配合采用新的运行位置检测法和车体倾摆目标值的生成方法,构成下一代车辆倾摆控制装置。     

车辆条件对高速列车横向振动偏移量的影响

为研究不同车辆条件对列车横向振动偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据。基于SIMPACK有限元软件,建立车辆-线路耦合模型,研究车辆载荷、新旧车轮、车辆类型对高速列车横向振动偏移量的影响。仿真结果表明:磨耗到限的旧轮较新轮对横向振动偏移量的影响较大,最大从73.8mm增大到156mm;动车满载有利于减小车体的横向振动偏移量;由于车辆悬挂系数等参数不同,动车车型对车体的横向振动也有影响;线路条件对车体的横向振动偏移量影响较大,建议制定车辆限界时除车辆本身的状态外,还应考虑线路条件的影响。     

铁道车辆抗震用横向减振器的开发

根据以往的计算可知,提高安装在车体、转向架之间的横向减振器的减振性能、抑制车辆的摆动,能有效防止地震情况下车辆脱轨.日本铁道综合技术研究所在这类研究成果的基础上,提出了被称为抗震用减振器的新型横向减振器的开发方案,并试制了样机.该减振器并不降低车辆正常运行时的性能,只在大规模地震的情况下有效工作,能够提高车辆运行的安全性.而且,日本铁道综合技术研究所采用减振器单机做了性能试验,为确认地震情况下对安全性的提高效果,采用大型振动试验装置,进行了转向架的激振试验;为确认正常运行时的功能,实施了干线上的运行试验;为完善试验方面不能确认的激振条件,运用了数值计算(见图1).