高速列車主動懸架系統(tǒng)橫向振動控制研究
發(fā)布時間：2021-06-23 03:33
隨著我國軌道交通的發(fā)展,在列車行駛速度大幅度提升以及對車體輕量化設計的要求越來越高的背景下,人們對高速列車運行安全性和舒適性的要求也不斷提高。而由于高速列車存在軌道不平順激擾、外部環(huán)境干擾等因素,導致高速列車的橫向懸掛減振控制問題日益突出,引起國內外學者高度重視。列車懸架系統(tǒng)減振已經成為一個經久不衰的研究課題,力爭在解決高速列車安全性、平穩(wěn)性的基礎上不斷提高乘客乘坐舒適度。高速列車懸架系統(tǒng)橫向和縱向振動是影響列車安全運行和乘坐舒適性最主要的因素。本文主要以高速列車懸架系統(tǒng)橫向振動為研究對象,設計了遺傳算法模糊PID控制策略。具體研究內容如下:首先分析了鐵道列車的研究背景下懸架系統(tǒng)的發(fā)展史,對比了被動懸架、主動懸架（全主動懸架）和半主動懸架。綜合考慮半主動懸架和主動懸架的性能和發(fā)展前景,主動懸架的研究不僅會對半主動懸架的發(fā)展研究具有理論指導意義,同時研究主動懸架減振系統(tǒng),優(yōu)化主動懸架結構,試圖提出新方案在列車懸架系統(tǒng)減振研究領域有重要意義。然后根據列車振動行進方式和運行環(huán)境,模擬分析影響高速列車主動懸架橫向振動的軌道不平順激勵,選擇合適的軌道譜函數(shù)進行MATLAB模擬仿真。建立高速列車主...
【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
中國高速鐵路圖
蘭州交通大學碩士學位論文-5-主動懸架系統(tǒng)能耗較大的原因是主動懸架需要和外界進行能量交換，將外界能源轉化為能夠制約列車振動力的作動力。高速列車運行過程中運行環(huán)境復雜且振動頻率很高，這就需要外界提供大量的能量，主動懸架的使用成本成了限制主動懸架系統(tǒng)控制的一大原因。近些年來，不斷有優(yōu)化改進主動懸架耗能大的策略提出，特別是近幾年對饋能式主動懸架的研究.饋能式主動懸架系統(tǒng)的原理簡單來講就是講將外界能源和作動力轉換耗能過程中將能源回收循環(huán)使用[18,19]，這樣可以減少外界能源的輸入，在很大程度上節(jié)省了與外界能源交換過程中的造價。主動懸架的優(yōu)勢明顯，越來越被重視。(a)被動懸架(b)半主動懸架(c)主動懸架圖1.2列車三種懸架系統(tǒng)動力學結構1.2.4懸架系統(tǒng)分析與比較軌道列車中懸架系統(tǒng)連接著輪對和車體，如圖1.3所示動車組動力轉向架結構示意圖。輪對通過和輪軌接觸將外部運行環(huán)境通過懸架系統(tǒng)傳遞給車體形成振動，車體的振動最直觀的表現(xiàn)為乘客舒適度。懸架系統(tǒng)傳遞通過輪對傳遞的力，同時也是衰減振動的設計。在研究列車減振時大部分研究都是著力于列車懸架系統(tǒng)的研究[20]。縱觀列車懸架系統(tǒng)減振研究史，從懸架系統(tǒng)的衰減振動設計到控制振動的提出，到目前為止，主流懸架系統(tǒng)演變過程是從被動懸架到主動懸架，主動懸架又有半主動懸架[21]。本章中，對被動懸架、主動懸架和半主動懸架進行了詳細的介紹。
高速列車主動懸系統(tǒng)架橫向振動控制研究-6-圖1.3動車組動力轉向架結構示意圖隨著我國軌道交通的發(fā)展，列車車體輕量化設計及列車不斷地提高，列車振動也隨之加劇。高速列車減振問題也是日益重要。高速列車振動問題引起諸多問題引起國內外學者高度重視，列車懸架系統(tǒng)減振已經成為一個經久不衰的研究課題。力爭在解決高速列車安全性、平穩(wěn)性的基礎上不斷提高乘客乘坐舒適度[22,23]。表1.1被動、半主動和主動懸架系統(tǒng)特點懸架類型主動懸架被動懸架半主動懸架執(zhí)行元件作動器減振器可變阻尼減振器工作原理作動器主動力阻尼力不可控調節(jié)懸架阻尼參數(shù)制造、維護成本高不高較低控制方式自動調節(jié)無自動調節(jié)目前列車應用部分橫向控制普及橫向、垂向控制自適應性有無有改善懸架性能好一般較好能耗多無少系統(tǒng)復雜程度復雜不高較復雜對列車懸架系統(tǒng)進行全方面的對比分析，如表1.1所列。被動懸架由于其阻尼力不可控制并且不具有自適應性，也就是說被動懸架在發(fā)生系統(tǒng)自身設定之外的變數(shù)時不具備糾錯調節(jié)和抗干擾的能力，這就使得列車懸架系統(tǒng)出現(xiàn)失穩(wěn)等安全問題。半主動懸架
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于磁流變阻尼器的車輛懸架系統(tǒng)控制器設計[J]. 趙新龍,秦雯,吳雙江. 噪聲與振動控制. 2019(04)
[2]Pendulum systems for harvesting vibration energy from railroad tracks and sleepers during the passage of a high-speed train: A feasibility evaluation[J]. Franco E.Dotti,Mauricio D.Sosa. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2019(04)
[3]軌道不平順輸入數(shù)值模擬實驗系統(tǒng)設計[J]. 李廣軍,毛湘文,丁佳慧,劉若晨. 實驗技術與管理. 2019(05)
[4]饋能懸架技術研究綜述[J]. 戴建國,王程,劉正凡,朱建輝,胡曉明. 科學技術與工程. 2018(30)
[5]高速列車載荷譜推斷及擴展方法研究[J]. 陳道云,孫守光,李強. 機械工程學報. 2018(10)
[6]基于魯棒神經網絡的車輛主動懸架振動控制[J]. 李虹,馮彥輝,蘇莉蔚. 中國工程機械學報. 2017(04)
[7]車體彈性效應下的垂向振動特性研究[J]. 曹輝,張衛(wèi)華,繆炳榮. 鐵道學報. 2017(06)
[8]車輛主動慣容式動力吸振懸架系統(tǒng)研究[J]. 葛正,王維銳. 振動與沖擊. 2017(01)
[9]一種求解車輛垂向振動系統(tǒng)H2/H∞多目標控制的方法[J]. 孟建軍,白歡,牟健,銀銘,關旭日. 系統(tǒng)仿真學報. 2016(12)
[10]基于混合魯棒控制的電磁主動懸架動力學分析[J]. 張望,喻凡. 機械設計與研究. 2015(04)
博士論文
[1]高速變軌距列車動力學性能優(yōu)化及半主動控制策略研究[D]. 莊嬌嬌.吉林大學 2019
[2]側風作用下高速列車安全運行控制策略研究[D]. 李德倉.蘭州交通大學 2019
[3]高速鐵路軌道不平順功率譜及其與行車品質關系研究[D]. 田國英.西南交通大學 2015
[4]車輛主動懸架集成控制策略研究[D]. 于顯利.吉林大學 2010
[5]基于多體動力學理論的車輛主動懸掛的控制策略研究[D]. 朱浩.中南大學 2006
碩士論文
[1]便攜式軌道高低不平順檢測系統(tǒng)的研究[D]. 范可順.北京交通大學 2019
[2]高速列車橫向半主動懸掛自適應PID控制研究[D]. 宋倩云.北京交通大學 2018
[3]高速列車半主動懸掛自適應容錯控制方法的研究[D]. 袁曉春.北京交通大學 2017
[4]高速列車車輛懸架半主動控制系統(tǒng)研究[D]. 朱明.北京交通大學 2016
本文編號：3244142
【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
中國高速鐵路圖
蘭州交通大學碩士學位論文-5-主動懸架系統(tǒng)能耗較大的原因是主動懸架需要和外界進行能量交換，將外界能源轉化為能夠制約列車振動力的作動力。高速列車運行過程中運行環(huán)境復雜且振動頻率很高，這就需要外界提供大量的能量，主動懸架的使用成本成了限制主動懸架系統(tǒng)控制的一大原因。近些年來，不斷有優(yōu)化改進主動懸架耗能大的策略提出，特別是近幾年對饋能式主動懸架的研究.饋能式主動懸架系統(tǒng)的原理簡單來講就是講將外界能源和作動力轉換耗能過程中將能源回收循環(huán)使用[18,19]，這樣可以減少外界能源的輸入，在很大程度上節(jié)省了與外界能源交換過程中的造價。主動懸架的優(yōu)勢明顯，越來越被重視。(a)被動懸架(b)半主動懸架(c)主動懸架圖1.2列車三種懸架系統(tǒng)動力學結構1.2.4懸架系統(tǒng)分析與比較軌道列車中懸架系統(tǒng)連接著輪對和車體，如圖1.3所示動車組動力轉向架結構示意圖。輪對通過和輪軌接觸將外部運行環(huán)境通過懸架系統(tǒng)傳遞給車體形成振動，車體的振動最直觀的表現(xiàn)為乘客舒適度。懸架系統(tǒng)傳遞通過輪對傳遞的力，同時也是衰減振動的設計。在研究列車減振時大部分研究都是著力于列車懸架系統(tǒng)的研究[20]。縱觀列車懸架系統(tǒng)減振研究史，從懸架系統(tǒng)的衰減振動設計到控制振動的提出，到目前為止，主流懸架系統(tǒng)演變過程是從被動懸架到主動懸架，主動懸架又有半主動懸架[21]。本章中，對被動懸架、主動懸架和半主動懸架進行了詳細的介紹。
高速列車主動懸系統(tǒng)架橫向振動控制研究-6-圖1.3動車組動力轉向架結構示意圖隨著我國軌道交通的發(fā)展，列車車體輕量化設計及列車不斷地提高，列車振動也隨之加劇。高速列車減振問題也是日益重要。高速列車振動問題引起諸多問題引起國內外學者高度重視，列車懸架系統(tǒng)減振已經成為一個經久不衰的研究課題。力爭在解決高速列車安全性、平穩(wěn)性的基礎上不斷提高乘客乘坐舒適度[22,23]。表1.1被動、半主動和主動懸架系統(tǒng)特點懸架類型主動懸架被動懸架半主動懸架執(zhí)行元件作動器減振器可變阻尼減振器工作原理作動器主動力阻尼力不可控調節(jié)懸架阻尼參數(shù)制造、維護成本高不高較低控制方式自動調節(jié)無自動調節(jié)目前列車應用部分橫向控制普及橫向、垂向控制自適應性有無有改善懸架性能好一般較好能耗多無少系統(tǒng)復雜程度復雜不高較復雜對列車懸架系統(tǒng)進行全方面的對比分析，如表1.1所列。被動懸架由于其阻尼力不可控制并且不具有自適應性，也就是說被動懸架在發(fā)生系統(tǒng)自身設定之外的變數(shù)時不具備糾錯調節(jié)和抗干擾的能力，這就使得列車懸架系統(tǒng)出現(xiàn)失穩(wěn)等安全問題。半主動懸架
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于磁流變阻尼器的車輛懸架系統(tǒng)控制器設計[J]. 趙新龍,秦雯,吳雙江. 噪聲與振動控制. 2019(04)
[2]Pendulum systems for harvesting vibration energy from railroad tracks and sleepers during the passage of a high-speed train: A feasibility evaluation[J]. Franco E.Dotti,Mauricio D.Sosa. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2019(04)
[3]軌道不平順輸入數(shù)值模擬實驗系統(tǒng)設計[J]. 李廣軍,毛湘文,丁佳慧,劉若晨. 實驗技術與管理. 2019(05)
[4]饋能懸架技術研究綜述[J]. 戴建國,王程,劉正凡,朱建輝,胡曉明. 科學技術與工程. 2018(30)
[5]高速列車載荷譜推斷及擴展方法研究[J]. 陳道云,孫守光,李強. 機械工程學報. 2018(10)
[6]基于魯棒神經網絡的車輛主動懸架振動控制[J]. 李虹,馮彥輝,蘇莉蔚. 中國工程機械學報. 2017(04)
[7]車體彈性效應下的垂向振動特性研究[J]. 曹輝,張衛(wèi)華,繆炳榮. 鐵道學報. 2017(06)
[8]車輛主動慣容式動力吸振懸架系統(tǒng)研究[J]. 葛正,王維銳. 振動與沖擊. 2017(01)
[9]一種求解車輛垂向振動系統(tǒng)H2/H∞多目標控制的方法[J]. 孟建軍,白歡,牟健,銀銘,關旭日. 系統(tǒng)仿真學報. 2016(12)
[10]基于混合魯棒控制的電磁主動懸架動力學分析[J]. 張望,喻凡. 機械設計與研究. 2015(04)
博士論文
[1]高速變軌距列車動力學性能優(yōu)化及半主動控制策略研究[D]. 莊嬌嬌.吉林大學 2019
[2]側風作用下高速列車安全運行控制策略研究[D]. 李德倉.蘭州交通大學 2019
[3]高速鐵路軌道不平順功率譜及其與行車品質關系研究[D]. 田國英.西南交通大學 2015
[4]車輛主動懸架集成控制策略研究[D]. 于顯利.吉林大學 2010
[5]基于多體動力學理論的車輛主動懸掛的控制策略研究[D]. 朱浩.中南大學 2006
碩士論文
[1]便攜式軌道高低不平順檢測系統(tǒng)的研究[D]. 范可順.北京交通大學 2019
[2]高速列車橫向半主動懸掛自適應PID控制研究[D]. 宋倩云.北京交通大學 2018
[3]高速列車半主動懸掛自適應容錯控制方法的研究[D]. 袁曉春.北京交通大學 2017
[4]高速列車車輛懸架半主動控制系統(tǒng)研究[D]. 朱明.北京交通大學 2016
本文編號：3244142
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