高速列車空氣彈簧主動控制研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路的飛速發(fā)展，車輛運行速度越來越快，如何在高速運行環(huán)境下有效抑制車輛的振動，提高旅客乘坐舒適性成為高速鐵路發(fā)展過程中的一項重要研究內(nèi)容。傳統(tǒng)被動懸掛系統(tǒng)的特性參數(shù)不能根據(jù)車輛實際運行情況而進行實時調(diào)節(jié)，對車輛的振動難以實現(xiàn)最佳的抑制效果。通過調(diào)節(jié)阻尼元件特性參數(shù)的半主動懸掛系統(tǒng)只需要少量能源即可達到接近全主動懸掛系統(tǒng)的性能，可以更有效的抑制車輛的振動，提高車輛運行平穩(wěn)性。
　　本文對高速列車的輪軌接觸關(guān)系、車輛系統(tǒng)的

2、鉸接、力元和動力學(xué)方程進行了分析研究，以國產(chǎn)某高速列車拖車為對象，利用多體動力學(xué)軟件SIMPACK建立高速列車動力學(xué)模型。根據(jù)空氣彈簧工作原理，基于熱力學(xué)和流體力學(xué)分別建立了空氣彈簧橡膠氣囊、附加空氣室、節(jié)流孔、高度調(diào)整閥、差壓閥等的氣體動力學(xué)方程。利用AMESim軟件建立空氣彈簧垂向氣動模型，分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對空氣彈簧垂向剛度特性和阻尼特性的影響。改變節(jié)流孔開度會使空氣彈簧剛度和阻尼發(fā)生變化，利用SIMPACK和AMESim建立高速列車和

3、空氣彈簧的協(xié)同仿真模型，分析了節(jié)流孔直徑對車輛垂向振動的影響，結(jié)果表明節(jié)流孔直徑在一定范圍內(nèi)車輛垂向振動隨著節(jié)流孔開度的增大而減小，但是，節(jié)流孔直徑過大時會加劇高速車輛的垂向振動。分別分析了因節(jié)流孔而引起的剛度變化和阻尼變化對車輛垂向振動的影響，結(jié)果表明剛度的變化對垂向振動幾乎沒有影響，阻尼的變化對垂向振動影響很大。利用曲線擬合得到空氣彈簧阻尼和節(jié)流孔直徑的關(guān)系式，通過調(diào)控節(jié)流孔直徑實現(xiàn)空氣彈簧的半主動控制。
　　分析對比了多種主

4、動控制策略，以基于天棚阻尼原理的SH控制和ADD控制及模糊控制作為空氣彈簧半主動控制的控制策略，以節(jié)流孔直徑作為控制量，控制過程中不考慮剛度的變化，在MATLAB/SIMULINK軟件中分別建立數(shù)學(xué)控制模型。
　　通過SIMPACK和MATLAB/SIMULINK建立基于空氣彈簧半主動控制的高速列車聯(lián)合仿真模型并進行仿真分析。將分析結(jié)果與被動懸掛車輛的動力學(xué)性能進行對比分析，半主動懸掛車輛非線性臨界速度略有降低，提高了垂向平穩(wěn)性，