高速列车转向架蛇行运动Hopf分岔控制研究

转向架蛇行运动稳定性直接决定高速列车能否安全和平稳运行,采用主动悬挂技术是提高稳定性的有效途径,但目前针对采用主动控制后的转向架蛇行运动Hopf分岔机理和稳定性演变规律的研究还十分缺乏.本文基于高速列车转向架摇头反馈控制下的蛇行运动Hopf分岔特性展开研究.建立包含转向架横移、摇头和车体横移的三自由度简化模型,采用作动器替代现有的抗蛇行减振器提供转向架摇头控制力矩.分别选取转向架摇头角位移和角速度作为状态反馈量,设计线性反馈控制器,并通过Matcont仿真环境实现Hopf分岔和极限环计算.研究表明:对比被动悬挂的分岔特性,转向架摇头角位移和角速度两种主动控制方式均能延后蛇行运动Hopf分岔点,即提高系统线性临界速度;摇头角速度控制能降低蛇行运动频率和分岔后极限环幅值;摇头角位移控制会增大蛇行运动频率,而极限环幅值无明显改变.因此,通过引入转向架摇头控制并选取合适控制增益,能够有效提高高速转向架蛇行运动稳定性.

具有滞后非线性悬挂转向架的Hopf分叉

本文研究了具有滞后非线性悬挂的六个自由度转向架的Hopf分叉。研究发现。转向架的蛇行失稳是一种Hopf分叉现象,而且滞后非线性使得分叉为超临界的。通过对分叉解析解的研究,得出分叉解振幅及其稳定性判据。本文研究表明,系统参数对分叉解稳定性的影响是以域的形式出现的,在此基础上,提出了转向架设计和参数优化时的一个新原则,进一步提高了运行安全性。

非线性悬挂对Cooperrider转向架蛇行特性的影响

以Cooperrider转向架为研究对象,分析二系悬挂横向非线性弹簧对系统Hopf分岔的影响情况。对转向架非线性动力学模型进行数值分析的结果表明具有硬特性的非线性弹簧会降低蛇行运动幅值。不仅如此,非线性弹簧会在一定程度上延迟混沌运动、倍周期运动等非线性现象的出现。因此,为了减少轮轨磨耗,提高转向架的运行品质,可在二系悬挂横向处设置具有硬特性的非线性弹簧。