高速車輛橫向振動半主動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和加入WTO，鐵路運輸既遇到前所未有的發(fā)展機會，又受到航空和高速公路方面的強烈沖擊，加之人民生活水平的提高對交通運輸質(zhì)量(快速、安全、舒適)提出了更高的要求。因此近年來我國鐵路通過實施分批分級的提速計劃、發(fā)展客運專線和高速度鐵路來適應(yīng)這些需求。車輛運行速度提高會涉及到諸多問題，需克服許多技術(shù)難點，其中之一是提速將要求車輛在較高的速度上滿足車輛平穩(wěn)性的要求，使乘客感到舒適，與此同時還要保證行車安全。由于列車運行速

2、度越高，列車的振動受長波長軌道不平順的影響就會越大，軌道不平順波長越長，車輛提高乘坐舒適度的難度也因此而增大。所以要求高速鐵道車輛自身具有較高的改善振動性能的能力，特別是改善橫向振動性能的能力。 懸掛系統(tǒng)是影響鐵道車輛振動性能的關(guān)鍵部件，采用能夠根據(jù)軌道不平順和車輛運行狀態(tài)進行實時控制的智能懸掛是提高鐵道車輛平穩(wěn)性、舒適性和安全性的一條重要途徑。半主動懸掛利用可變阻尼減振器實現(xiàn)了阻尼實時控制，具有優(yōu)良的可控性、較低的功耗和相對簡

3、單的結(jié)構(gòu)，成為目前智能懸掛領(lǐng)域的研究熱點，受到各國鐵道車輛研制人員的密切關(guān)注。本文應(yīng)用理論分析、數(shù)值仿真和實驗室試驗的方法，對可變阻尼阻尼器的動態(tài)特性、鐵道車輛半主動懸掛的動力學(xué)特性、半主動懸掛控制策略以及控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進行了研究。具體工作包括以下幾方面： (1)闡述了半主動懸掛研究的重要意義，回顧了鐵道車輛智能懸掛的研究歷史和進展，在綜述半主動懸掛系統(tǒng)的組成及其阻尼控制特點的基礎(chǔ)上，分析了各種控制策略的特點、阻尼器研究的進

4、展、半主動懸掛的應(yīng)用情況，指出目前存在的問題。 (2)闡述了半主動懸掛可變阻尼減振器應(yīng)滿足的要求，并對基于該要求開發(fā)的高速開關(guān)閥半主動減振器(減振器由日本KYB公司作細節(jié)設(shè)計并制造)性能進行了試驗測試。 (3)利用電液伺服測試系統(tǒng)對本文采用的磁流變阻尼器的示功特性和速度特性進行了測試，根據(jù)測試得到的阻尼力變化規(guī)律，回歸得到控制力學(xué)模型。 (4)在對鐵道車輛橫向半主動懸掛現(xiàn)有控制方法進行分析和比較的基礎(chǔ)上，提出阻尼

5、A控法，即采用與車體加速度成正比的振動衰減力來抑制車體振動。并對阻尼A控法穩(wěn)定性進行理論分析，又對阻尼A系數(shù)的確定進行了說明。 (5)利用ADAMS軟件建立高速鐵道車輛的橫向振動模型，將其輸入到simulink下進行仿真研究。通過仿真分析了采用該控制策略后半主動懸掛在不同行駛速度和不同軌道譜輸入及車輛參數(shù)變化下的車體響應(yīng)，并和被動懸掛下的平穩(wěn)性進行了比較和評價。 (6)在試驗室建立了鐵道車輛的橫向半主動懸掛試驗?zāi)Ｐ停喊?/p>

6、通過對典型懸掛系統(tǒng)的動態(tài)特性和實驗室試驗條件的分析，確立了橫向懸掛系統(tǒng)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)；建立了車輛試驗?zāi)Ｐ蜋M向半主動懸掛控制測試系統(tǒng)。用模擬的軌道譜和實測的客運專線軌道譜作為激振源，在不同行駛速度下測試了簧上橫向加速度和側(cè)滾加速度信號，對半主動控制和優(yōu)化參數(shù)后的被動懸掛的測試結(jié)果進行了平穩(wěn)性評價和加速度均方根值的比較，并且對天棚阻尼控制策略和阻尼A控制策略進行了比較和評價。 (7)經(jīng)過上述工作，論文給出了結(jié)論：本論文提出的阻尼A控法