跨坐式单轨车辆的横向平稳性研究

为减小转向架相对轨道梁的摇头角,在车辆通过曲线时,跨坐式单轨车辆的辅助导向装置的输出力矩与二系悬挂摇头力矩相互抵消,直接影响车辆运行的横向平稳性。通过动力学仿真,分析车辆运行速度,以及辅助导向装置油气弹簧预压力对转向架和车体的横向振动加速度功率谱密度影响,确定不同预压力下油气弹簧对横向平稳性的影响。仿真结果表明:横向平稳性处于优秀等级,受车速影响较大,受油气弹簧预压力的不利影响较小;随着油气弹簧预压力增加,横向振动功率谱密度的谱值均略有增加,但影响较小。

采用主动控制技术提高铁路车辆横向平稳性

建立了横向主动悬挂的１７个自由度计算模型，将主动控制铁路车辆的横向平稳性问题，归结为线性二次型最优问题（ＬＱ问题）求解。计算分析了铁路车辆在采用主动悬挂后横向平稳性改善的情况。计算结果表明，与被动悬挂相比。

某C_0-C_0机车二系横向减振器对横向平稳性的影响

利用SIMPACK动力学仿真软件,对某C_0-C_0机车二系横向减振器进行参数优化,并分析研究不同安装位置及不同失效状态下二系横向减振器对机车横向平稳性的影响,为C_0-C_0轴式机车二系横向减振器的设计提供参考。

抗蛇行减振器动态模型对高速列车横向平稳性影响

为了克服传统油压减振器模型不能反映其动态特性对高速列车横向平稳性的影响。文中基于流体力学、工程热力学、结构力学等理论,建立一种包含压力缸、常通孔、储油缸、回油阀、卸荷阀的抗蛇行减振器动态模型,并利用Simulink建立其计算机仿真模型。对比试验结果表明:抗蛇行减振器动态模型仿真计算的示功图与试验结果吻合较好,能够体现抗蛇行减振器非线性动态特性;传统的减振器分段线性模型仅能体现随速度增大而增大的黏性阻尼力,计算的示功图与试验结果吻合较差。将建立的抗蛇行减振器动态模型与传统的动力学模型进行联合仿真,仿真结果表明:在等效锥度为0.01、运行速度为200 km/h附近时,高速列车的车体蛇行运动频率易与车体下心滚摆频率耦合从而导致横向平稳性急剧降低,重现并解释了高速列车在低等效锥度,低于正常运行速度时发生的车体异常横向晃动现象,表明抗蛇行减振器动态模型能够有效提高动力学仿真精度,准确地反映车体蛇行运动频率对车体横向振动加速度的影响关系,为研究高速列车横向平稳性变化规律提供了良好的理论平台。

踏面等效锥度对车辆横向平稳性的影响

通过踏面等效锥度对车辆平稳性影响的分析,介绍了运用维护中对踏面等效锥度的测量和镟轮要求的经验,建议在各动车组运用部门进行推广。

机车蛇行状态横向平稳性仿真研究

利用多体动力学软件建立了某四轴式机车动力学模型,计算了机车在不同频率轮对蛇行激励下的横向位移和加速度响应,计算和比较了机车在纯蛇行激励和蛇行激励叠加随机激励时的机车横向平稳性。计算结果表明:车体横向振动加速度和横向平稳性指标随着轮对蛇行频率的增加先增后减;蛇行激励叠加随机激励时车体司机室横向平稳性指标大于纯蛇行激励的工况。

2B_0架悬式动力车运行平稳性和蛇行稳定性

对动力车进行了详细的动力学计算和分析.分析结果表明:动力车的簧间质量对横向平稳性影响较大,设置合理的二系横向止挡间隙十分重要,二系横向减振器阻尼对平稳性的影响与二系横向刚度有关.抗蛇行减振器应与二系横向减振器合理匹配,才能获得较好的横向稳定性.

基于RBFNN代理模型的高速机车横向动力学性能多目标优化

针对高速机车横向动力学中的悬挂参数优化问题,首先,以国内某型2B0轴式高速机车为基础,采用SIMPACK软件建立该机车动力学模型;其次,以蛇行稳定性和横向平稳性指标为优化目标,同时兼顾新轮和磨耗轮2种轮轨接触状态,通过拉丁超立方试验设计方法对关键悬挂参数进行采样设计;最后,根据试验设计结果构建转向架悬挂参数映射到机车横向动力学性能的RBFNN代理模型,并利用Sobol敏感性和Pearson相关性分析方法来量化悬挂参数对优化目标的影响程度。研究结果表明:在参数给定优化范围内,机车横向动力学性能几乎不受二系横向减振器节点刚度变化的影响;而蛇行稳定性对一系纵向刚度、抗蛇行减振器节点刚度以及抗蛇行减振器阻尼较敏感,前后司机室横向平稳性对二系横向刚度最敏感,在高速机车转向架设计中应该给予重视。此外,将代理模型结合遗传算法NSGA-Ⅲ搭建快速多目标优化平台,并通过动力学仿真结果验证该平台的准确性,可有效替代车辆系统动力学模型仿真计算及优化。

车端侧滚减振装置对高速双层动车组动力学性能的影响分析

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动状态下的数学模型,并将AMEsim软件中建立的减振器仿真模型与台架试验进行验证。最后通过建立车端侧滚减振装置与被试车辆的联合仿真模型,在不改变车辆现有悬挂参数的基础上对车端侧滚减振装置的关键参数进行优化选取。仿真结果表明,车端侧滚减振装置可以在不影响车辆垂向平稳性、保证曲线运行安全性的前提下有效改善双层动车组的横向平稳性。

气动载荷作用下高速列车横向振动虚拟惯性阻尼半主动控制研究

高速列车在会车气动载荷作用下,车体横向振动加剧,传统的基于天棚阻尼原理的半主动控制对此横向振动控制效果并不理想。针对这一问题,利用系统动力学仿真分析软件UM,建立CRH某型高速列车三维模型,分析气动载荷作用下车体横向振动的特征;提出了用工程中的可控阻尼实现阻尼力与加速度成正比而方向相反的虚拟惯性阻尼控制算法,在轨道不平顺及气动载荷激励下对车体横向振动进行半主动控制。结果表明:虚拟惯性阻尼控制方法不仅能抑制轨道不平顺引起的横向振动,还能很好地衰减气动载荷带来的横向振动,提高列车横向平稳性;能对人体头部和内脏较敏感频率范围的横向振动也有较好抑制,提高旅客舒适性。

高速列车横向半主动悬挂开闭环优化控制研究

针对高速列车变速行驶时,轨道空域平稳随机不平顺信号会被拉压为时域不平稳信号,而传统半主动控制方法阻尼器响应快速性不能满足要求问题,提出开闭环优化控制算法,结合在MATLAB/SIMULINK中建立的高速列车17自由度横向振动模型仿真分析,分别从时、频域分析开闭环优化控制对车辆运行平稳性影响.结果表明,开闭环优化控制可提高列车运行横向平稳性,车体横向振动加速度在人体敏感0.1～2 Hz频率范围内也有一定改善.

高速列车多目标约束横向半主动控制算法研究

传统的高速列车横向半主动控制研究,主要以提高车体横向运行平稳性为目的;但车体与各部件之间通过二系悬挂与一系悬挂连接传递相互耦合振动作用,因此半主动控制在改善车体横向平稳性的同时,将导致构架横向振动和轮轨横向作用加剧,从而使得列车脱轨系数增大,列车运行安全性能变差;针对这一问题,提出在虚拟惯性阻尼半主动控制和脱轨安全半主动控制的基础上,设计两个控制回路的多目标约束下的混合半主动控制算法,在实现列车横向半主动控制提高平稳性的同时,控制脱轨系数的恶化,从而同时提高列车平稳性和脱轨安全性能;并利用Simpack建立了某型高速列车多刚体动力学模型,联合Matlab/Simulink建立了联合仿真分析系统对车体横向半主动控制进行研究;结果表明:采用多目标约束半主动控制算法后,车体横向振动加速度峰值和均方根值分别降低了36%和34%,平稳性改善了15%,脱轨系数减小了17%;可见采用多目标约束半主动控制算法不仅能够有效抑制车体横向振动,改善列车运行平稳性,而且还能减小列车脱轨系数,提高列车运行安全性。

改进EEMD高速列车隧道交会横向振动研究

高速列车隧道交会时形成巨大的冲击压力,对列车横向振动产生巨大影响,同时,其横向振动也受轨道不平顺的影响。针对现有的经验模态分解(EMD)降噪过程中存在端点效应和模态混叠现象,提出一种改进的集合经验模态分解(IEEMD),并运用仿真信号验证该方法的有效性。对实测横向振动信号进行IEEDM分解,并结合相关性系数提取出气动载荷引起的横向振动;进一步分析轨道不平顺、气动载荷以及它们共同作用对列车横向振动的影响。研究结果表明:相比于轨道不平顺,气动载荷是引起横向振动的主要原因。

铁路车辆蛇行运动稳定性的主动控制方法研究

文章针对某型地铁车辆提出了一种新的主动控制方法,目的是改善车辆的蛇行运动稳定性。在构架前后各添加一个作动器并由控制系统控制,每个作动器都具有相对于构架的横向自由度,能够共同抑制构架的横向振动和摇头振动。基于全状态反馈理论和最优控制理论设计了LQR控制算法。利用SIMPACK/Simulink建立动力学模型和控制系统模型进行了联合仿真分析。结果表明,轮对横移量减小了66.7%,非线性临界速度提高了16.2%,横向平稳性指标改善幅度最大为10.2%,主动控制方法能够提高铁路车辆的蛇行运动稳定性。

高速列车明线交会对列车的横向振动影响研究

采用数值分析方法,计算高速列车在明线交会过程中列车所受气动载荷,建立列车系统动力学模型,求解列车在气动力作用下的横向振动.采用有限体积法对三维瞬态可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程和RNGκ-ε方程湍流模型进行求解,并通过动网格动态铺层技术实现列车的运动,将计算出的气动力和力矩作用于车体,同时对轨道不平顺及气动载荷作用下的动力学进行分析与数值模拟.结果表明：明线列车交会过程中,在考虑气动力时,气动载荷的横向振动频率主要集中在0.5～6.5Hz范围内.列车横向振动加速度及横向平稳性的影响比只考虑轨道不平顺时明显增加,其中头车的影响最为明显.

不同频率轨道激励下列车横向半主动控制研究

轨道不平顺激扰是影响高速列车横向振动最常见和最主要的因素,而目前对不同频率轨道激励下车辆横向振动以及其半主动悬挂控制算法实现的研究甚少。基于此,建立高速列车17自由度车辆横向振动仿真模型,运用经验模态分解基于频域采样的三角级数法模拟的轨道谱信号,并重构得到不同频率的轨道激励,对不同频率轨道激励下车辆横向振动和横向半主动悬挂天棚阻尼控制算法进行研究。研究结果表明,影响车辆横向振动的轨道谱信号主要集中在0~10 Hz;在270 km/h的运行速度下,当天棚阻尼控制算法的比例系数k取7.5~8.5时,车辆横向平稳性得到较大改善,可为轨道谱优化与改进以及天棚阻尼控制算法实现提供理论指导。

悬挂参数对250km/h高速机车横向动力学的影响

为了提高机车横向动力学性能,利用多体动力学软件建立250 km/h高速机车动力学模型,通过计算分析机车的横向稳定性,得出合理的悬挂参数,判断其非线性临界速度且分析在直线上机车的悬挂参数对机车横向平稳性的影响,分析研究了不同悬挂参数对改善机车横向动力学的影响。

一种面向舒适性的高速列车横向控制研究

针对高速列车高速行驶时列车车体横向振动,文章提出了基于LQG控制算法。在SIMPACK中建立高速列车17自由度横向振动模型,结合MATLAB/Simulink进行仿真分析,分别从时、频域分析LQG控制对车辆运行平稳性的影响。结果表明,LQG控制可提高列车运行横向平稳性,车体横向振动加速度在人体敏感0.1~2 Hz频率范围内也有一定改善。

基于全因子DOE的机车抗蛇行减振器布置方式及参数优化

针对国内某型160 km/h高速机车,归纳出4种典型的抗蛇行减振器布置方式,并通过SIMPACK建立机车动力学模型。以提高机车横向平稳性和蛇行稳定性为目标,采用基于全因子DOE方法对抗蛇行减振器阻尼、关节刚度和横向安装角进行优化,并利用Pearson相关性系数分析法研究抗蛇行减振器参数对机车横向动力学性能影响规律。研究结果表明:布置方式对机车横向动力学性能具有显著影响,当采用开口向外布置方式时,机车可实现较优的横向平稳性且可以通过调整横向安装角来消除前后司机室横向平稳性差异。此外,减小抗蛇行减振器阻尼和关节刚度有利于改善机车横向平稳性和蛇行稳定性,与布置方式无关;但横向安装角对横向动力学性能的影响受到布置方式的影响。