铁道车辆几何滤波现象及弹性车体共振分析

运用简化铁道车辆模型,对几何滤波现象进行了分析.建立了刚柔耦合弹性车体模型,分析了几何滤波现象对车体响应功率谱的影响,以及几何滤波与弹性车体共振频率的关系.研究表明,几何滤波分为轴距滤波和定距滤波.在某些特定轨道不平顺波长下,车体的点头和浮沉响应均为零,该现象称为轴距滤波;定距滤波是指在某些波长下,车体的浮沉或者点头响应为零.在车体空点头响应频率附近,轨道对车体浮沉振动的加速度传递率达到局部最大,当车体的垂向1阶弯曲频率与这些峰值频率吻合时,将产生车体弹性共振现象.     

铁道车辆弹性车体被动减振仿真分析

为了抑制铁道车辆车体弹性振动,提出在车体底架下方纵向安装液压减振器的方案.将车体视为均质欧拉梁,包括结构阻尼和车体液压减振器阻尼在内,建立刚柔耦合垂向动力学模型;采用基于虚拟激励法的平稳性快速算法,研究车体液压减振器对车体弹性振动的影响.研究表明,车体减振器可以有效控制车体弹性振动,减振器阻尼系数越高,对车体刚性的要求就越低.对液压减振器的安装位置分析表明,减振器越靠近车体中部,减振性能越好.本算例中,当车体减振器阻尼系数为5.0×109 N·s·m-1、垂向1阶频率在6.5 Hz以上时,即可满足200 km·h-1的平稳性要求.     

模态参数在铁道车辆运行平稳性研究中的运用

研究了运用车体模态参数来评估与分析运行平稳性的方法.设计了轨道成型滤波器和感觉滤波器,与车辆动力学方程一起,建立了铁道车辆的路-车-人统一的数学模型.针对该模型运用协方差法计算车辆的运行平稳性,分析车体的点头及浮沉振型、上心滚摆及摇头振型的模态参数对车辆垂向及横向运行平稳性的作用及影响,同时分析二系悬挂元件的刚度及阻尼系数对车体点头、浮沉、摇头及上心滚摆振型模态参数的影响.所得结论为运用模态参数来评估和改进车辆的运行平稳性提供了一定的依据.     

铁道车辆主动悬挂系统模糊控制策略研究

车辆悬架的作用是承载车身和车轮之间的力,为车轮和车身之间的力和力矩传递提供渠道,避免来自路面的力直接冲击车身,有效缓解冲击荷载导致的振动,确保车辆安全、舒适行进,保证行车的平稳和安全。车辆平顺性和操纵稳定性是目前车辆动力学中还没有完全解决的问题,在铁道车辆中,悬架电控技术可以针对该问题进行解决,目前这方面的研究备受关注,一些学者开始探究悬架模糊控制器设计和振动悬架系统仿真设计方案。该文以铁道车辆为例,探究基于整车系统模型的新型模糊控制方法,设计模糊控制器,完善控制系统设计,采取有效的控制算法,确保车辆主动悬挂仿真模型构建,为整车模型模糊控制实现提供思路与参考。     

轨道车辆运行平稳性评价算法一致性分析

国内外轨道车辆运行时振动相关舒适性评价基于ISO2631-1、UIC513以及GB/T 5599标准,其中我国广泛采用的GB/T 5599-2019规范中的Sperling指标算法,将采样时间由1985版本的18~20 s缩短为与UIC513标准相同的5 s,引起相同测试数据的平稳性指标结果增大的问题。分析上述三种运行平稳性及舒适性指标算法,通过车辆线路实测数据与仿真数据相结合,研究不同算法关于采样时间长度的指标一致性及其机理,采用频率分辨率量化了非平方加权谱由于时频能量转换不对应导致的指标结果不稳定现象,基于此提出相应的平稳性指标一致性修正算法。结果表明：ISO2631-1与UIC513标准算法基于振动数据时频域转换的能量对应性,其计算结果与采样时间长度不相关,而GB/T 5599中采用的频域立方值算法因不满足能量一致性原则,在栅栏效应和能量泄露的影响下,缩短采样时间使得加速度频谱幅值增大,进而引起运行平稳性指标增大。提出的基于统一频率分辨率的平稳性指标一致性修正算法,并经动力学仿真数据验证有效,这为完善轨道车辆动力学分析与测试中振动舒适性的相关算法与评估限值制定提供理论依据。     

基于轨道谱的铁道车辆主动悬挂轴间预瞄控制

针对铁道车辆二系主动悬挂，考虑了轨道不平顺谱及轮轴时延的输入；依据最优控制理论，设计了整车的主动悬挂控制规律，并在整车垂向动力学模型上进行了仿真分析．分析表明，依据轨道不平顺谱以及轮轴时延能实现最佳的控制性能；但随着速度的提高，其相对于仅依靠轨道谱信息而设计最优控制规律的收益大幅下降；相对而言，铁道车辆依据轨道谱信息设计主动悬挂控制规律非常重要．     

侧向风作用下跨座式单轨车辆运行平稳性研究

 针对侧向风作用下跨座式城市单轨车辆的运行平稳性问题,利用多体动力学软件Adams 建立跨座式单轨车辆“车体-轮胎-轨道梁”耦合系统动力学模型,基于空气动力学原理,研究了侧向风风压中心随着车辆运动过程的变化情况,并对不同车速、风速、轨道梁线形下跨座式单轨车辆在侧向风作用时的运行平稳性进行仿真计算和对比分析,结果表明,车速和风速的变化对在侧向风条件下的跨座式单轨车辆横向加速度影响很大,会进一步影响车辆的运行平稳性,且当车速或风速过大时,车辆不满足平稳性指标,会发生失稳现象。     

铁道车辆平稳性指标对比分析

介绍垂向振动舒适度评定方法,对比了Sperling指标、ISO 2631-1997标准和UIC 513-1994标准的各自特点和频率加权特性,运用这些指标对两种车型在静置状态下的地板垂向振动进行评价,通过对比提出UIC513标准更加适用于铁道车辆振动舒适性的评价指标.     

基于耦合度的铁道车辆平稳性分析

为探究转向架蛇行运动对车体异常晃动的影响程度,首先,建立了多刚体的车辆系统模型,仿真再现了横向平稳性局部恶化现象.其次,基于模糊数学的欧式贴近度准则,定义了整个车辆系统所有模态之间的耦合度,以降低系统的耦合度为目标,对车辆悬挂参数进行了优化设计.计算结果表明:转向架蛇行运动的频率与车体横向振动的固有频率相接近时,车体横向发生耦合振动,恶化横向平稳性,此时车辆系统耦合度最大.通过优选车辆的悬挂参数,可有效降低耦合度,减弱车体横向耦合振动,消除横向平稳性局部恶化现象.     

浅析铁道车辆专业教学中增加快速车辆检修内容的建议

随着铁路运输生产的发展,快速客、货车辆运用了大量的新技术和新设备,现场急需具有快速车辆检修技能的技术工人;但是目前职业技术学校的教学内容,远不能满足现场对人才的要求。本文分析了在教学中应增加快速车辆检修教学内容的必要性,提出了应增加的检修内容及实施教学的建议。     

基于平顺性的矿用人车悬架参数匹配研究

为解决矿用人车平顺性较差的问题,提出一种基于平顺性评价指标的悬架参数匹配方法。通过悬架系统非线性动力学模型,分析悬架刚度、阻尼、缓冲块刚度和间隙对平顺性的影响,以随机路面下1/3倍频带加权加速度均方根值和脉冲激励下车身最大加速度响应作为评价指标,兼顾悬架动载荷的标准差和动挠度,分别在随机输入下进行悬架刚度和阻尼匹配,在脉冲输入下进行缓冲块刚度和间隙匹配。通过改进前和改进后的对比试验,证明了合理匹配后的悬架能够很大程度降低车身加权加速度值,改善车辆在随机路面和脉冲激励下的行驶平顺性。     

汽车主动悬架系统的前馈反馈最优控制及其仿真

研究汽车主动悬架系统的线性二次型前馈反馈最优控制问题.基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过引入外部扰动补偿向量,给出了系统的有限时域前馈反馈最优控制器的设计方法.该控制器由状态反馈项和前馈补偿项构成,其中前馈项用于补偿路面扰动对系统的影响.控制器的反馈和前馈增益可通过求解矩阵微分方程得到.仿真算例说明了该方法的有效性.     

车辆主动悬架舒适性的自抗扰控制

针对现有车辆主动悬架控制方法受模型精度影响较大的不足,提出汽车半车模型主动悬架的自抗扰控制方法,设计了主动悬架的自抗扰控制器。为验证自抗扰控制器的有效性,进行了随机路面输入试验,对比分析了自抗扰控制主动悬架、被动悬架以及LQG控制主动悬架的性能。相对于主动悬架常用控制方法,自抗扰控制器设计不需精确数学模型,干扰的抑制也不需扰动模型,控制方法简单。仿真试验结果表明,在所设计的控制器作用下,质心垂向加速度和前、后悬架动挠度均方根值分别下降39.2%,12.7%和14.9%;自抗扰控制器实现对主动悬架的控制,改善了车辆乘坐舒适性,且性能优于LQG控制。     

并联型混合动力汽车燃油经济性最优控制

以某并联混合动力汽车（HEV）为例,建立了燃油经济性最优控制数学模型及相应的动态规划（DP）递归方程,提出了换档和发动机启动2个附加代价函数以限制频繁换档和启停发动机.为解决数值DP中“维数灾”问题,提出了搜索区域限制算法,并利用MATLAB/RTW将系统模型转换成实时仿真代码以进一步提高计算效率.对实车试验、仿真和DP结果三者进行了比较,结果表明,该方法能在可接受的时间内计算出HEV的最优性能,从而进行控制策略的评价和优化.     

主动悬架LQG控制与模糊PID控制的比较研究

为了解决主动悬架系统控制问题,建立了1/2车辆主动悬架系统动力学模型,并设计了两种应用于主动悬架的控制器:LQG控制器和模糊PID控制器。LQG控制器以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为其性能评价指标。模糊PID控制器将PID控制器与模糊控制器并联,采用了双模糊控制,分别以质心速度及其变化率和俯仰角速度及其变化率作为前、后悬架模糊控制器的两个输入;输出分别为前、后悬架的控制力。将分别应用这两种控制器的主动悬架在Simulink中仿真,结果表明两种控制器均能很好地改善汽车平顺性和乘坐舒适性。通过对两种控制的综合比较,模糊PID控制更具有实用性。