一种抗蛇行减振器控制系统在高速动车组中的仿真应用

为协调车辆横向稳定性与曲线通过性之间的矛盾,提出一种抗蛇行减振器的控制系统,并采用ADAMS-Matlab联合仿真的方法在高速动车组中进行了仿真应用。该控制系统以车体两侧高度差为控制变量,该变量可由空气弹簧高度调节阀和压差阀直接提供,不需要额外的传感器。抗蛇行减振器的控制系统可实现对曲线轨道和直线轨道两种情况之间抗蛇行减振器阻尼系数大小的调节。仿真结果表明:抗蛇行半主动控制在不影响动车组横向稳定性的同时,可大大提高车辆曲线通过时的安全性能。

基于Maxwell-LSTM的抗蛇行减振器混合建模方法研究

列车车轮踏面在实际服役环境下的磨损,会提高抗蛇行减振器的工作频率。传统动力学仿真使用的Maxwell模型在模拟高频状态下的抗蛇行减振器动态特性存在挑战。而能够准确拟合高频状态下的抗蛇行减振器动态特性的物理参数模型存在计算效率低下、无法在多体动力学仿真中运用的问题。文中提出一种Maxwell等效参数模型和LSTM神经网络耦合的减振器混合建模方法,在传统Maxwell模型基础上,通过LSTM神经网络捕捉输入变量自身变化特性,间接考虑外部激励的频变与幅变以应对上述挑战。为证明该混合建模方法的可行性,将使用该方法训练好的混合模型与台架试验结果、非线性的刚度阻尼分段Maxwell模型进行对比。结果表明:相较于分段Maxwell模型,LSTM混合模型在计算效率基本一致的前提下,高频激励下混合模型误差平均降低22.31%,高幅值激励下混合模型误差平均降低26.89%,动态刚度误差平均降低26.35%,动态阻尼误差平均降低21.01%。可以得出结论,LSTM混合模型在表征减振器高频高幅值下的动态特性具有优势,基于Maxwell-LSTM的抗蛇行减振器混合建模方法可以解决传统动力学模型计算效率和计算精度之间的矛盾,更适合用于各类工况下的车辆系统动力学仿真。

高速列车主动抗蛇行减振器的模型预测控制

为提升高速列车的线路运行适应性,设计基于抗蛇行减振器的模型预测控制(MPC)方法,实现基于减振器阻尼值实时调节的车辆蛇行运动稳定性控制。建立考虑线性轮轨接触关系的整车横向7自由度简化动力学模型;减振器考虑为理想Maxwell模型,但阻尼系数实时可调;基于模型预测控制理论设计主动抗蛇行减振器,建立目标函数及约束条件,求解最优阻尼系数;仿真分析主动控制条件的蛇行运动稳定性和运行平稳性以及目标函数对控制效果的影响。结果表明:与被动悬挂相比,采用MPC主动抗蛇行减振器能够有效抑制车辆的蛇行运动,使车辆的临界速度提升30%以上。

基于Ⅵ-Rail的高速动车组半主动协调控制仿真分析

为了提升高速动车组的运行品质,提出了一种二系横向、抗蛇行减振器半主动协调控制方法。首先利用VI-Rail软件建立动车组单车模型,然后对提出的半主动协调控制方法进行动力学仿真,并与被动控制下的列车运行品质进行比较分析,探究此半主动协调控制方法对高速动车组运行平稳性和曲线通过安全性的影响。仿真结果表明:采用半主动协调控制的高速动车组的各项性能指标均明显优于被动控制,而且有效缓解了列车运行平稳性和曲线通过性之间的矛盾,能很好地提升动车组的运行品质。

高速动车组横向悬挂系统失效故障的诊断方法

针对现有基于Kalman滤波技术的故障诊断方法不能有效诊断高速动车组横向悬挂系统失效故障的问题,通过建立高速动车组横向悬挂系统动力学仿真分析模型对高速动车组横向悬挂系统失效故障的特征进行分析发现,高速动车组横向悬挂系统中抗蛇行减振器失效故障对0~10Hz频段内的转向架横向振动加速度信号敏感,二系横向减振器失效故障对0~2Hz频段内的车体横向振动加速度信号敏感;基于此,提出改进的基于Kalman滤波技术的失效故障诊断方法,用于高速动车组横向悬挂系统失效故障的诊断。用该改进方法对转向架横向振动加速度信号进行0~10Hz滤波、对车体横向加速度信号进行0~2Hz滤波,然后计算二者信号的综合新息加权平方和(WSSR),若该WSSR有突变,则表明高速动车组横向悬挂系统发生失效故障。仿真分析结果表明:在车速为300km·h-1速度级下,采用改进方法可以有效地诊断高速动车组横向悬挂系统抗蛇行减振器和二系横向减振器的失效故障。

一种新型半主动协调控制对高速动车组曲线通过性能的影响

针对二系横向减振器和抗蛇行减振器在进行单独控制时出现的效果单一问题,提出了一种新型半主动协调控制方法,可协调直线和曲线线路条件下的车辆综合动力学性能。建立300 km级高速动车组的动力学模型,其中二系横向和抗蛇行减振器均进行了参数化处理;构建了横向和抗蛇行减振器的半主动控制模型,并模拟了动车组通过曲线轨道时的真实工况。经过仿真对比,发现单独对横向减振器施加半主动控制时,虽然能有效提高平稳性能,但会使安全性能恶化;而单独对抗蛇行减振器进行控制时,虽然使曲线通过性能提高,但会降低横向平稳性。有鉴于此,提出了一种针对横向减振器和抗蛇行减振器的新型半主动协调控制策略。经过仿真分析,发现该新型协调控制策略可有效解决上述问题,保证列车在曲线通过时,在确保安全性能的同时具有良好的平稳性能。