高速列车可变阻尼抗蛇行减振器适应性研究

针对高速列车运行里程长、运行速度不断提高,线路状况复杂,导致车辆运行性能恶化的情况,开展可变阻尼抗蛇行减振器适应性研究。采用动力学软件SIMPACK建立车辆系统动力学模型,模拟车辆不同运行工况,进行动力学仿真计算,获得车辆在速度变化、线路恶化和不同曲线运行的相关车辆动力学性能指标,分析抗蛇行减振器阻尼参数变化对车辆运行平稳性和安全性的影响。结果表明:通过调整抗蛇行减振器阻尼值,可使高速列车更好地适用于不同运行工况;高速列车采用可变阻尼式抗蛇行减振器,可以更好地保证车辆运行安全性。     

高速列车半主动悬挂系统遗传优化模糊控制

为有效抑制高速列车车体的横向振动,在ADAMS/Rail软件中建立列车横向半主动悬挂动力学模型,在Matlab中编写遗传算法程序,提出采用浮点数与整数混合编码和基于个体适应度值标准差的自适应遗传交叉、变异概率的方法,优化半主动模糊控制器的量化因子、比例因子、隶属度函数和模糊规则,以车体前后两端横向振动加速度的均方根值作为遗传算法优化性能指标,不断优化半主动悬挂系统的模糊控制器。联合仿真结果表明：采用遗传优化设计模糊半主动悬挂,能有效抑制车体横向振动加速度,改善列车的乘坐舒适性。     

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。     

高速列车横向半主动悬挂系统建模研究及分析

半主动悬挂控制是提高高速列车横向平稳性有效的方法。然而，车辆动力学模型的复杂性。用复杂模型设计出的控制器也是复杂的，且需要多个传感器对多个物理量进行检测，使其很难在实际车辆中应用。针对这一问题，提出一种有利于控制算法设计，又能反映车辆横向振动主要特点的3自由度简化模型和利于控制算法性能研究仿真的17自由度模型，用3自由度模型设计自适应预测控制算法，用17自由度模型进行仿真验证，有效解决了模型与控制的矛盾问题。     

环形钢丝绳减振器刚度和阻尼性能试验研究

本文对九个不同尺寸规格的环形钢丝绳减振器进行了试验研究，得出了它们的迟滞回线，分析了环形钢丝绳减振器直径比Ｄ／ｄ对其刚性能的影响，研究了环形钢丝绳减振器的阻尼性能，研究结果表明，环形钢丝绳减振器具有非线性软化迟滞特性，属于Ｒ－Ｏ模型，并可简化为双线性模型进行计算。其阻尼比可达０．２以上，是一种性能优良的减振器，其刚度软化程度适当，稳定性好，尤其适用于锻锤基础的减振治理。     

基于天棚和地棚混合阻尼的高速车辆横向减振器半主动控制

在研究抑制高速轨道车辆横向振动时,传统天棚阻尼控制方法使车体的横向振动降低的同时,却增加了转向架和轮对的横向振动,这样就导致机车高速运行时脱轨的可能性变大,运行安全性降低。针对上述问题,在Adams/Rial中建立了轨道车辆单节拖车的整车模型,利用Matlab/Simulink工具,结合天棚阻尼控制和地棚阻尼控制特点,研究了混合阻尼控制对高速列车横向振动的抑制作用。结果表明,混合天棚阻尼控制综合考虑了高速车辆运行时的舒适性和安全性,使高速车辆具有更好的综合性能。     

高速车辆横向减振器模糊天棚半主动控制研究

为了研究减少高速列车运行中车体横向振动,利用ADAMS/Rail与Matlab建立了联合仿真高速列车车辆动力学模型,并利用开关型天棚控制算法和连续型天棚控制算法对高速列车车辆横向减振器进行了半主动控制仿真研究.结果表明：开关型天棚控制算法简单实用,但控制效果逊于连续型天棚控制算法,还有可能发生颤振;连续型天棚控制算法控制效果好,但对系统的实时性和减振器结构的要求较高.针对这2种控制器的优缺点,同样基于上述模型,结合模糊理论和天棚速度阻尼控制,开发了一种新的控制方法,经研究表明,该控制方法具有很好的控制效果,并能弥补上述2种方法的不足.     

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。     

基于磁流变液阻尼减振器的建筑结构半主动控制研究

基于相似理论，制作了某3层建筑结构的相似结构，建立了一个4自由度的振动系统；根据结构的振动特性对磁流变液阻尼减振器进行了优化设计，求得了磁流变液阻尼减振器的质量、阻尼系数及刚度；设计一套用于建筑结构的半主动振动控制测试系统，对磁流变液阻尼减振器的减振效果进行了试验研究，在同时考虑结构固有频率以及外界磁场强度的情况下，安装磁流变液阻尼减振器能使结构的振幅明显减小，整个振动过程较为稳定，验证了磁流变液阻尼减振器的减振效果。     

非线性阻尼变刚度半主动结构振动控制

提出了具有非线性阻尼器的可变刚度系统及其半主动振动控制理论与方法，通过对５层钢框架试验模型的仿真计算，分析了非线性阻尼变化对结构振动响应的影响。分析结果表明：所提出的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。     

毗邻结构变刚度变阻尼半主动控制

应用李亚普诺夫理论设计了变刚度变阻尼的半主动控制律；建立了带可控阻尼器的毗邻结构半主动控制的理论算法；基于本文理论与方法对毗邻结构半主动控制进行了控制模拟分析，计算机仿真结果表明：这种半主动控制体系对毗邻结构的各子结构具有较好的减震效果。     

基于MRE的变刚度变阻尼减振器设计研究

针对磁流变弹性体材料的变刚度及变阻尼特性,将其成功应用于半主动控制减振器研究中。设计专用磁场发生夹具,制备了具有良好磁流变效应的磁流变弹性体材料,并对其力学性能参数进行测试;根据磁流变弹性体材料在挤压工作模式和剪切工作模式的特性,设计了刚度、阻尼均可变化的减振器,并利用有限元软件对该设计方案进行电磁场仿真分析;试制减振器原理样机,在INSTRON万能拉压试验机上,测试其在不同磁感应强度下的变刚度变阻尼特性。试验结果表明:在模拟半主动控制策略下其动刚度变化最大可达55.4%,阻尼变化可达214.3%,证明了该设计方案的可行性。     

刚柔耦合列车半主动悬挂参数自调整模糊控制

为抑制刚柔耦合列车模型车体横向振动,在ANSYS中建立车体有限元模型并将模态中性文件导入ADAMS/Rail,建立考虑车体横向弹性振动的刚柔耦合列车动力学模型,分析弹性振动对车体运行平稳性的影响。提出以车体前后两端横向振动加速度为反馈,采用参数自调整模糊控制对车体前后横向加速度进行双闭环独立控制。联合仿真结果表明,柔性车体的横向振动显著大于刚性车体的横向振动,通过必要的半主动参数自调整模糊控制,有效的降低车体横向振动,获得相比于普通模糊控制更优的控制效果。     

减振器悬挂刚度对柴油机振动烈度的影响

假设柴油机组与台架均为刚体，从理论上分析减震器刚度对柴油机振动烈度的影响，得到减振器刚度越大，机组的刚体运动越大的结论。针对某内燃机车柴油机组台架悬挂试验时所获取的实验数据，计算振动烈度值并评定等级，综合分析结果表明：降低减振器刚度，能有效降低下吊柴油机振动烈度，提高柴油机工作状态等级。     

基于可变刚度抗蛇行减振器的车辆动力学性能研究

CRH3系列高速动车组在长期服役过程中偶有发生蛇行运动稳定性裕量不足的问题,车辆装配T60型抗蛇行减振器,在车轮磨耗末期易发生构架横向加速度报警问题,装配T70型抗蛇行减振器,则在新轮或车轮磨耗初期易发生“晃车”的问题。针对晃车和报警问题开展可变刚度抗蛇行减振器的仿真与试验研究,以满足车辆在不同轮轨接触状态下车辆的蛇行运动稳定性需求。动力学仿真表明,可变刚度抗蛇行减振器能有效兼顾解决“晃车”和“报警”问题;进一步分析可变刚度抗蛇行减振器与两种高速踏面的适应性,采用S1002CN踏面时车辆临界速度高于350 km/h,而采用LMB10踏面时仅为220 km/h,且S1002CN踏面对应的平稳性和舒适度指标都优于LMB10踏面。最后通过整车滚振台架试验对变刚度抗蛇行减振器性能进行了试验验证,结果表明该减振器可以兼顾轮轨低锥度和高锥度匹配状态,可使车辆均具有良好的动力学性能。     

高速动车组悬挂系统横向半主动控制仿真分析

摘要：提出一种基于加速度阻尼原理的改进型半主动控制,可以克服天棚阻尼半主动控制在高频范围内抑制振动效果差的缺点。突破了以往研究半主动控制只针对单车车辆的限制,利用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)建立了2动2拖104个自由度动车组模型,并结合Matlab/Simulink对提出的半主动控制方法进行设计和联合仿真。根据联合仿真的结果,从时域和频域两个角度对比两种半主动控制方法对车辆运行平稳性和安全性的影响,并分析控制中时滞对系统性能的影响。结果发现,改进型半主动控制在提高车辆运行平稳性和抗时滞方面效果更佳。     

高速列车横向减振器性能退化的特征提取

横向减振器是转向架中的重要部件,对其性能退化评估可以更为有效地服务于设备主动维护。为此提出了基于聚合经验模态分解的经验模态互相关分析方法,并定义了经验模态互相关系数,用于描述两信号在时频域上的互相关关系。利用该方法对高速列车转向架的横向减振器性能退化数据(90%~10%)进行了特征提取及分析。将退化程度分为四个退化区间进行分类,平均准确率为95.2%,在一定程度上实现了对待测样本退化程度的定量评估,验证了所提出方法的可行性和有效性。     

高速列车抗蛇行减振器作用机制与频变刚度应用研究EI北大核心CSCD

为了研究高速列车抗蛇行减振器作用机制进而对最优减振器参数选配提供理论指导,分析了减振器的频变特性和最优能量耗散条件,基于两类典型高速列车横向动力学模型对抗蛇行减振器参数进行多目标优化,及整车线性稳定性和模态能量分析,总结了抗蛇行减振器作用机制。得出结论如下:抗蛇行减振器不仅其阻尼对车辆蛇行能量起耗散作用,其刚度特性对车辆横向稳定性的影响更为显著,减振器刚度需随蛇行频率增加而增大;利用车体与转向架蛇行模态能量占比及其牵连作用说明抗蛇行减振器等效刚度作用机制,并根据最优能量耗散理论实现抗蛇行减振器串联刚度与阻尼的匹配。提出了应用频变刚度抗蛇行减振器的思路和结构方案,针对频变刚度曲线进行优化和车辆横向稳定性分析,结果表明,采用频变刚度抗蛇行减振器可显著改善极端轮轨接触状态下车辆横向稳定性,降低高速列车出现低频晃车和高频抖车现象的风险,对实现不同车轮踏面磨耗阶段车辆自适应稳定性起到积极作用。     

基于MR阻尼器的高速动车组悬挂系统半主动控制仿真

用联合仿真方法分析了基于磁流变(Magnetorheological,MR)阻尼器的两种半主动控制策略对8车编组高速动车组动力学性能的影响。建立了考虑非线性悬挂系统和MR阻尼器的8车编组高速动车组模型,并利用试验数据进行了验证。在进行MR阻尼器性能试验的基础上,利用多项式模型进行曲线拟合,得到了MR阻尼器的9阶多项式模型。通过ADAMS和Matlab联合仿真的方法,设计了开关控制器和改进型开关控制器,对基于MR阻尼器的高速动车组二系悬挂系统横向半主动减振器进行仿真分析。仿真结果表明:对比被动控制,开关控制和改进型开关控制作用下的车体横向加速度均方根值最大分别降低14.85%和22.58%,车辆横向运行平稳性指标最大分别降低4.23%和7.95%。由此可见,改进型开关控制的减振效果更佳。     

装甲车辆半主动悬挂通讯控制系统的研究

介绍了车辆半主动悬挂智能控制通讯系统的组成．设计了用于数据采集的单片机部分．利用该模块可以自动采集表征半主动悬挂工作性能的数据．同时给出了上、下位机之间通讯的软、硬件设计方法,利用labview强大的仪器控制和灵活的编程能力,编制了基于串口的上、下位机的通讯程序．试验表明,该系统可以及时了解半主动悬挂的工作状况．