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。     

基于3种典型踏面的高速转向架稳定性研究

在分析高速轮轨匹配特征的基础上,以350 km.h-1速度等级的CRH3动车组作为研究对象,应用线性稳定性分析方法绘制高速轮轨空间的稳定安全裕度3维图。线性稳定性计算表明:等效锥度越大,转向架蛇行振动固有频率越高,因而必须不断增强抗蛇行减振器的串联刚度。非线性稳定性仿真计算表明:抗蛇行减振器需要利用其动态液压刚度的非线性形成宽频带吸能特性,以满足衰减蛇行振动、控制蛇行振幅和权衡准静态曲线通过性能等要求。仿真计算得出的动车转向架横向加速度值与实际测试的加速度值相吻合。根据曲线踏面磨耗情况确定了CRH3动车组选用3个典型车轮踏面(XP55,S1002CN和LMA)可以达到的最高商业运营速度。     

高速磁浮列车组装模型及导向原理

为了研究高速磁浮导向及曲线通过性能,利用组装模型曲线通过仿真,提出了磁浮导向原理及菱形变位解决方案。基于三类基本模块（悬浮导向单元、悬浮框架和车体及牵引机构）,组装半车（2转向架）模型、整车模型和动车组模型。这些组装模型具有约束的柔顺性、动力学与控制的高度集成性和模块化组装等特点。曲线通过仿真表明：在主动导向控制下,电磁横向力应使走行部弯曲并与轨道对中。与轮轨转向架类似,前后悬浮框架间的菱形变位可以降低电磁横向力,提高悬浮转向架的横向稳定性。由于车体端部摆杆摆角较大,所以车体空气弹簧支承刚度对两端电磁横向力产生了非常敏感的影响,进而产生端部减载问题。这种端部横向力敏感变化及端部减载问题得到了测试数据的证实。     

新型D35钳夹车转向架的动力学性能

为了分析D35钳夹车转向架动力学性能,利用模板建模技术建立刚柔耦合整车模型.在3轴H形构架式转向架模型中,从轴箱悬挂和承载鞍摩擦作用角度,对多年来货车转向架的设计经验加以总结与验证,如1、3轴的直顶斜楔在垂向和横向上起到摩擦减振作用,而2轴承载鞍与轴箱之间金属-金属接触,在曲线通过时发生横向摩擦滑动以降低轮轨横向力和轴向力;在直线通过时接触摩擦产生迟滞阻尼作用以增强轮对纵横向定位刚度.D35空车回放仿真分析表明：“摆尾”现象是由辊子旁承摩擦激扰“打破”了末位转向架轮对临界阻尼状态所导致.     

高速列车横向稳定控制系统模型机理研究

从最佳控制角度,研究了摆式列车的横向稳定控制机理:在最小阻力的摄动方向上,通过横向悬挂施加有效的液压控制作用;在过渡曲线通过时,车体残余未平衡惯性作用,通过离心加速度的反馈加以抵制.为此,多刚体系统在这一方向上建立等效模型,并与液压系统以耦合方式进行系统集成.由于非线性线系统行为呈现明显的稳态特征,据此可以建立反映系统行为规律的参考模型.利用Simulink/NCD模块,设计验证控制器参数及其鲁棒性.     

轮对自稳定性及提速轨道车辆MBS仿真研究

提速轨道车辆需要开展轮轨关系改进与提速转向架动态设计MBS协同仿真研究,正确处理(非)线性的辩证关系,努力维系轮对自稳定理想状态.CRH5转向架仅凭XP55踏面就实现了轨底坡由1:20到1:40的轨道参数转变,因而安全稳定裕度不充裕是其引进转化所遗留的1个固有技术问题.但是改用XP55踏面也带来了诸多技术效果,如低磨耗...     

复杂六连杆机构的虚拟电拖系统研究

运用符号数学工具，实现多刚体动力学系统建模计算机化，并在MatLab／SimuLink的系统函数中，进行(机电)多专业领域的系统集成，建立虚拟样机模拟模型．研究结果证明：这一技术实现方法是可行的，特别是离散模拟模型，在诸如加载等事件发生的情况下，其平衡状态的收敛性是非常理想的．     

最佳轮轨匹配评价5原则

为了更好地研究轨道车辆动力学性能,在四种典型踏面(S1002、S1002G、XP55和LMA)轮轨匹配特性对比分析基础上,提出了最佳轮轨匹配评价5原则.与锥形踏面相比,曲线型面踏面赋予了轮轨匹配新的内涵,如等效锥度是反映轮轨横向力对运行质量影响的等效平均参数.在充分考虑了轮背距、轨底坡和轮径等轮轨参数影响的条件下,四种踏面的轮轨匹配表明,LMA和XP55可以满足高速车辆的稳定性和轮轨低动力作用的要求,但是,在踏面磨耗方面尚存在不足:LMA的轮缘根部以单一曲率圆弧作为过渡段且存在接触综合曲率突变,有可能形成集中磨耗;而XP55在小半径R≤500 m曲线通过时牵引系数较高,有可能造成车轮打滑和轮缘接触.由于在轨道窗口内具有锥形踏面匹配特征,因而S1002被看作磨耗敏感型踏面.S1002G的改进设计意图是在轮背距1 353 mm和轨底坡1∶20的轮轨条件下进一步提高原S1002踏面的轮轨对中性能和导向性能,但需要利用抗蛇形减振器进一步提高其横向稳定性.根据国外轻轨车辆的运营经验,基于轮轨磨耗研究的通用轮轨型面方法是非常值得借鉴和研究的.     

高速轮轨有害磨耗形成机理及其反馈负面影响研究

安全稳定裕度不充裕是高速轮轨有害磨耗形成的一个主要相关影响因素,其与轮轨关系并无十分明显的相关性影响.如ICE3系列转向架原型及改进设计,一次蛇行导致不合理的轮轨匹配条件,λeN=0.166.动态仿真分析表明:在特定的(非)结构摄动影响下,如侧风对车体扰动或钢轨打磨处理累计误差,λe<0.10,一次蛇行转变为二次蛇行并...     

450t钳夹车研制及刚柔耦合动态仿真技术支持

对于450t钳夹车研制来讲,大型刚柔耦合动态仿真提供了多方面的技术支持,如压柱油缸的最大压力、小半径曲线通过限界分析和钳夹梁高应力区确定等.刚柔耦合仿真分析具有以下3个特点:即利用模板建模技术,实现了整车模型仿真分析;应用柔性体接口处理技术对策,建立了诸如钳夹梁等大型柔性体模型;刚柔耦合仿真,其约束力更加接近实际情况,并为静强设计与试验提供了科学数据.大型刚柔耦合动态仿真分析促进了长大货车新产品研制能力迅速提升,同时刚柔耦合动态仿真技术日趋完善.