高速自适应转向架主动径向动力学性能分析

通过应用主动径向技术提高高速自适应转向架通过小半径曲线时的曲线通过性能,是提高其对既有线路适应性、实现高速铁路与既有线路跨线运行的有效手段。文章基于标准动车组平台设计了适用于高速自适应转向架的主动径向装置,并从工程应用角度分析了运用主动径向装置的高速自适应转向架的关键动力学性能。首先对转向架的传统轴箱结构进行了改造,完成了径向驱动机构与一系定位的设计集成,并详细分析了该机构实现轮对轴箱定位及主动径向动作的原理。随后建立了SIMPACK与Simulink联合仿真的动力学模型,完成了自适应转向架的曲线通过性能分析。结果表明,主动径向控制下的转向架曲线通过性能得到了显著改善,且液压缸输出力低。最后针对驱动液压缸可能出现的泄漏问题,分析了此现象对车辆运行稳定性的影响。研究结果为提高高速自适应转向架的曲线通过性能提供了技术路线。

自适应移动转向多功能园林修剪机械设计

为了提高园林修剪机械定位导航精度和自适应转向能力,提出了一种基于激光传感器的自适应移动转向导航系统,使园林修剪机械的导航系统具有了激光测距和障碍物特征扫描功能,大大提高了导航的精度和自动化程度。在自主导航路径规划和避障时,该套导航系统可以利用激光测距得到障碍物的实际距离,利用激光扫描得到的扫描亮度预测障碍物的尺寸,然后利用PC机的预设地图对修剪机当前位置进行预测和定位,并发出移动和转向控制指令,从而准确地实现导航功能。园林作业环境下试验发现,修剪机可以成功地对作业环境进行扫描,并通过自主避障和换行测试证明了激光传感器自适应移动和转向方法,对园林修剪机械的自主避障有着较好精确性和稳定性,达到了期望的要求。

轮轨式垂直轴风力机自适应车轮发电平台设计与分析

垂直轴风力机相对于水平轴风力机而言具有诸多优点.基于轮轨式垂直轴风力机工作原理,进行总体结构设计.车轮发电平台是轮轨式垂直轴风力中的重要部件,主要起发电和转向作用.设计一种车轮直接带动各小型发电机的分布式车轮发电平台结构,使驱动发电机转动的车轮始终与发电机处于同一个摆动平台.该车轮发电平台可随着运行轨道曲率变化而不断自适应地转动,具有各发电机机械转动能被平稳输入的优点.设计防倾覆装置安装于风力发电小车底板上,可调整其与轨道之间的间隙,保证风力机运行时不发生倾覆.运用有限元技术对车轮发电平台受力关键零件进行静力学强度分析,验证设计的结构满足强度要求.

基于整车稳定性态的自适应高速转向架动态设计

自适应高速转向架动态设计以整车稳定性态分析图引领转向架参数优配,能够彻底消除“一次蛇行”或其他类似现象,并以十分充裕的安全稳定裕度兼顾轮对自稳定性和回转阻力矩有效性。为了满足正则摄动问题的运动一致性或模型有效性的前提条件,整车稳定软件分析流程严格遵循设计模态分析规则。为了避免正则摄动转变为奇异摄动,利用拓扑关系图不断对仿真模型进行精细化处理,并采用基于2阶差分技术的Newmark算法提高计算效率。通过两个应用案例对自适应快速/高速转向架的综合评估表明,新车状态下车体摇头轻微晃动有助于车轮踏面形成均匀磨耗,前后电机组合弹性架悬更有利于降低蛇行参振质量。

基于有限元模型修正技术的刚柔耦合关系研究

为了尽可能避免因车轮形成中央凹陷踏面磨耗而使铝合金车体产生振动疲劳问题,有必要以有效的有限元模型修正技术来合理构建高铁车辆的刚柔耦合关系。针对德国ICE3原型及一次蛇行现象,提出一种高速转向架动态设计方法,以整车稳定性态分析图来明确自适应改进方向,即λ_(eN)≥λ_(emin)而λ_(emin)=(0.03-0.05)。借用(半)主动车间减振技术,跨越不同速度等级的铁路专线运行亦可实现对中央凹陷踏面磨耗的自清理。拖车TC02/07刚柔耦合仿真与两次跟踪试验在抖车形成机制上得到了具有一致性的分析结论:牵引变流器产生主频约9.2/9.3Hz的横向耦合共振,对车顶的横向角焊缝造成了严重疲劳损伤,但是只要牵引变流器横移模态频率>12 Hz,最好14 Hz,转向架振动报警的安全阈值则可适度提高。

抗侧滚扭杆固定/浮动简支及其对有害踏面磨耗的影响

为了抵御更加强劲的流固耦合效应,高速转向架改用抗侧滚扭杆上置且固定简支安装方式,其对有害磨耗踏面形成机理会产生不容忽视的次要因素影响.安全稳定裕度不充裕是有害磨耗踏面形成的根本原因,实际滚径差RRD过零点不连续性使轮对重力刚度部分丧失了恢复力反馈响应.以抗侧滚扭杆上置为例,杆系计算分析结果表明:固定/浮动简支对车体侧滚刚度贡献分别增强至14.3/10.8 MN·m/(°).高速晃车会因此造成踏面中央集中磨耗累计并使钢轨走行光带拓宽,最终演变成为凹坑磨耗.因而自适应高速转向架应该根据抗蛇行宽频带吸能机制,轮轨匹配条件遵循统一规范原则,以十分充裕的安全稳定裕度来确保轮对自稳定性和回转阻力矩有效性,从而让抗侧滚扭杆装置发挥其正常功能.

铁道车辆主动直接反馈与全状态反馈控制方法设计优化与仿真

为解决高速列车高运行速度、长运行距离下动力学性能恶化、运行平稳性下降等问题,设计提出了一种主动直接反馈与全状态反馈控制方法。基于Simpack仿真平台建立整车非线性模型,以模拟车辆真实运行状态与真实传感器采集信号;基于MATLAB平台建立整车垂向线性模型,采用Kalman滤波器,参考整车垂向线性模型建立状态观测器,依据设定数量与类型的传感器信号实时还原整车全状态量;分别采用基于主动直接反馈的天棚控制方法以及基于全状态反馈的线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator, LQR)控制方法与H∞控制方法,设计整车垂向全状态反馈控制算法,实现车辆二系垂向主动控制。针对直线运行工况和失效工况,利用SIMAT联合仿真方法对信号采集—状态观测—主动控制回路进行仿真分析,对比各方法的有效性。仿真计算结果表明:状态观测器能实现较为准确的整车全状态观测。配合状态观测结果可知,3种控制方法均能够在正常运行工况下提升车辆运行平稳性,车体平稳性指标最多降低了19%,最大加速度最多降低了54%;在前转向架空气弹簧失效工况下,主动控制方法能够在一定程度上保障车辆继续安全运行,采用H∞控制方法时,仿真时间内最大点头角降低了83%。

一级带介轮人字齿齿轮传动装置的研制

针对一种高速动车组轴箱内置式转向架下全新接口型式、更窄横向空间及更高下部限界要求等特点,开发出了一级带介轮人字齿齿轮传动装置;齿轮传动装置与转向架采用架悬连接方式,实现了驱动系统一体化设计要求,满足最高设计时速385 km轴箱内置式转向架接口及性能要求,并通过试验对齿轮传动装置各项性能指标进行验证。