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基于空气弹簧主动控制方法的摆式客车研究
| 论文题名： | 基于空气弹簧主动控制方法的摆式客车研究 |
| 关键词： | 摆式客车;空气弹簧;主动控制;动力学性能 |
| 摘要： | 采用摆式列车是不改变既有线路条件下提高列车运行速度的重要途径之一。摆式列车分为被动倾摆和主动倾摆两种方式，主动倾摆作动器又分很多种类型，包括液压作动器、机电式作动器和空气弹簧作动器。液压作动器和机电式作动器的结构复杂、维修困难且造价较高;空气弹簧是最常见的中央悬挂装置，控制空气弹簧升降可以达到车体倾摆的目的。空气弹簧作为作动器的结构相对简单，不必对车体和转向架进行改造，具有轻量化优势。由于空气弹簧结构限制，车体倾摆角一般只能到2°，但是同样能提速10％并且具有较好的曲线通过性能，适合运行速度被限制的半径较小的曲线路段。 论文基于多体动力学理论和空气弹簧理论，利用多体动力学分析软件SIMPACK和数值计算软件MATLAB/SIMULINK分别建立了摆式客车多体动力学模型和空气弹簧垂向数学模型。然后根据控制理论利用MATLAB/SIMULINK建立了主动控制模型并进行SIMAT联合仿真建立了摆式客车主动控制模型。 运用SIMAT联合仿真进行摆式客车仿真，根据GB5599-1985和95J01-M评定标准对摆式客车进行了动力学性能分析，并在相同条件下对比分析了摆式客车和普通客车的曲线运行性能。分析结果表明:摆式客车平稳性指标和曲线安全性能指标均满足评定要求，各项指标均随着车辆运行速度的增大而增大;在相同运行条件下，摆式客车有效降低了未平衡离心加速度，提高了旅客乘坐舒适性;摆式客车和普通客车的脱轨系数和轮轴横向力差异不大，摆式客车轮重减载率与普通客车相比有明显降低。 分别研究了空气弹簧充排气速率、空气弹簧横向跨距、抗侧滚扭杆抗侧滚角刚度和倾摆失效对摆式客车运行性能的影响。分析结果表明:空气弹簧充、排气速率对摆式客车的未平衡离心加速度、倾摆角速度和倾摆角加速度影响较大，直接决定了旅客乘坐舒适性;空气弹簧横向跨距应适当缩小，以降低对空气弹簧升降结构性能的要求;为保证空气弹簧的工作安全性，抗侧滚扭杆抗侧滚角刚度不得大于0.6MN·m·rad-1;倾摆失效时车体未平衡离心加速度明显增大，轮重减载率明显增大，严重影响了旅客乘坐舒适性和摆式客车的曲线运行安全性。 本文探究的空气弹簧主动控制方法和摆式客车动力学性能以及部分倾摆参数对摆式客车曲线运行性能和旅客舒适度影响为空气弹簧主动控制摆式客车的研究提供了理论依据。 |
| 作者： | 周阳 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李芾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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