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原文传递高速车辆横向振动半主动控制系统研究

论文题名：	高速车辆横向振动半主动控制系统研究
关键词：	铁道车辆;半主动悬挂;横向振动性能
摘要：	随着我国国民经济的迅速发展和加入WTO，铁路运输既遇到前所未有的发展机会，又受到航空和高速公路方面的强烈冲击，加之人民生活水平的提高对交通运输质量(快速、安全、舒适)提出了更高的要求。因此近年来我国铁路通过实施分批分级的提速计划、发展客运专线和高速度铁路来适应这些需求。车辆运行速度提高会涉及到诸多问题，需克服许多技术难点，其中之一是提速将要求车辆在较高的速度上满足车辆平稳性的要求，使乘客感到舒适，与此同时还要保证行车安全。由于列车运行速度越高，列车的振动受长波长轨道不平顺的影响就会越大，轨道不平顺波长越长，车辆提高乘坐舒适度的难度也因此而增大。所以要求高速铁道车辆自身具有较高的改善振动性能的能力，特别是改善横向振动性能的能力。悬挂系统是影响铁道车辆振动性能的关键部件，采用能够根据轨道不平顺和车辆运行状态进行实时控制的智能悬挂是提高铁道车辆平稳性、舒适性和安全性的一条重要途径。半主动悬挂利用可变阻尼减振器实现了阻尼实时控制，具有优良的可控性、较低的功耗和相对简单的结构，成为目前智能悬挂领域的研究热点，受到各国铁道车辆研制人员的密切关注。本文应用理论分析、数值仿真和实验室试验的方法，对可变阻尼阻尼器的动态特性、铁道车辆半主动悬挂的动力学特性、半主动悬挂控制策略以及控制系统设计与实现进行了研究。具体工作包括以下几方面： (1)阐述了半主动悬挂研究的重要意义，回顾了铁道车辆智能悬挂的研究历史和进展，在综述半主动悬挂系统的组成及其阻尼控制特点的基础上，分析了各种控制策略的特点、阻尼器研究的进展、半主动悬挂的应用情况，指出目前存在的问题。 (2)阐述了半主动悬挂可变阻尼减振器应满足的要求，并对基于该要求开发的高速开关阀半主动减振器(减振器由日本KYB公司作细节设计并制造)性能进行了试验测试。 (3)利用电液伺服测试系统对本文采用的磁流变阻尼器的示功特性和速度特性进行了测试，根据测试得到的阻尼力变化规律，回归得到控制力学模型。 (4)在对铁道车辆横向半主动悬挂现有控制方法进行分析和比较的基础上，提出阻尼A控法，即采用与车体加速度成正比的振动衰减力来抑制车体振动。并对阻尼A控法稳定性进行理论分析，又对阻尼A系数的确定进行了说明。 (5)利用ADAMS软件建立高速铁道车辆的横向振动模型，将其输入到simulink下进行仿真研究。通过仿真分析了采用该控制策略后半主动悬挂在不同行驶速度和不同轨道谱输入及车辆参数变化下的车体响应，并和被动悬挂下的平稳性进行了比较和评价。 (6)在试验室建立了铁道车辆的横向半主动悬挂试验模型：包括通过对典型悬挂系统的动态特性和实验室试验条件的分析，确立了横向悬挂系统的参数和结构；建立了车辆试验模型横向半主动悬挂控制测试系统。用模拟的轨道谱和实测的客运专线轨道谱作为激振源，在不同行驶速度下测试了簧上横向加速度和侧滚加速度信号，对半主动控制和优化参数后的被动悬挂的测试结果进行了平稳性评价和加速度均方根值的比较，并且对天棚阻尼控制策略和阻尼A控制策略进行了比较和评价。 (7)经过上述工作，论文给出了结论：本论文提出的阻尼A控法具有较大的优势最后总结了全文的研究工作，介绍了论文的特色与创新之处，指出了近期有待深入研究的问题。
作者：	杨建伟
专业：	载运工具运用工程
导师：	黄强
授予学位：	博士
授予学位单位：	铁道科学研究院
学位年度：	2006
正文语种：	中文