懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法的流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明所述列車懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法的半車正面模型示意圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例中的本發(fā)明方法控制脫軌系數(shù)的結(jié)果與三種傳統(tǒng)方法 控制脫軌系數(shù)結(jié)果對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022] 高速列車運(yùn)行中懸掛系統(tǒng)的控制過程，一般由列車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、控制器輸 出控制量、橫向減振器在控制量作用下輸出阻尼力三個階段構(gòu)成。具體的說，在數(shù)據(jù)采集階 段，分布在列車上的傳感器將采集得到的列車車體橫向速度、車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向相 對速度、輪軌橫向接觸作用力傳遞給半主動控制器。半主動控制器對傳感器返回的數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理，輸出控制量作用到作為執(zhí)行器的橫向減振器。橫向減振器在控制器控制量的作用 下，輸出對應(yīng)的阻尼力作用到列車車體和轉(zhuǎn)向架上，如此完成一個閉環(huán)控制過程。
[0023] 本發(fā)明高速列車懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法，包括以下步驟：
[0024] 步驟1 :獲取列車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)：列車運(yùn)行中的輪軌橫向接觸作用力Fy、列車車體 橫向速度vb、列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向相對速度以上三個變量均為可被獲取的列 車運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。本實(shí)例中，由于單節(jié)列車懸掛系統(tǒng)本身具有對稱性，對單節(jié)列車懸掛系統(tǒng) 所具有的四個橫向減振器的控制采用完全相同的控制方法，控制方法對橫向減振器進(jìn)行控 制所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為3個：列車運(yùn)行中的輪軌橫向接觸作用力、列車車體橫向速度、列車車 體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向相對速度。
[0025] 本實(shí)例中，列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器能夠提供的最大阻尼力和最小阻 尼力可以根據(jù)列車車體與轉(zhuǎn)向架之間安裝的橫向減振器的出廠參數(shù)確定，分別為：C_ = 6000牛頓、C_= 588牛頓；列車運(yùn)行中輪軌之間橫向接觸作用力的最大值和最小值根據(jù)日 常監(jiān)測數(shù)據(jù)確定，分別為：F_= 6200牛頓、F_= 992牛頓；列車靜止?fàn)顟B(tài)下輪軌橫向接觸 作用力的平均值根據(jù)日常監(jiān)測數(shù)據(jù)確定，具體為：FS= 3800牛頓；列車運(yùn)行中能夠容忍的 輪軌橫向接觸作用力的上下限分別為Fup= 5700牛頓、FlOT= 1900牛頓；本實(shí)例中，軌道允 許列車運(yùn)行的速度大于200km/h，因此，列車橫向減振器提供的折中阻尼力為：(；=600牛 頓；
[0026] 步驟2 :根據(jù)輸入的列車實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)Fy、vb、結(jié)合本實(shí)例數(shù)據(jù)，控制列車 車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器輸出相應(yīng)的阻尼力，所述阻尼力大小通過以下方式得到：
[0028] 其中：C表示列車運(yùn)行中，控制方法控制列車與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器輸出的 阻尼力大??；"&&"表示邏輯"與"；" I I "表示邏輯"或"。
[0029] 如表1所示，基于本發(fā)明中的方法與基于傳統(tǒng)列車懸掛系統(tǒng)半主動控制方法性能 做了對比。首先，為了便于比較，按照慣例，以被動控制方法的控制效果作為基準(zhǔn)參照；其 次，以目前應(yīng)用最為廣泛的天棚阻尼控制方法和加速度驅(qū)動阻尼控制方法作為比較對象。 總體來說，基于本發(fā)明提出的半主動安全控制方法對列車運(yùn)行中脫軌系數(shù)的減小效果遠(yuǎn)遠(yuǎn) 優(yōu)于傳統(tǒng)基于天棚阻尼的控制方法和基于加速度驅(qū)動阻尼的控制方法，大大提高了列車的 運(yùn)行安全性，有助于高速列車懸掛系統(tǒng)智能控制的實(shí)現(xiàn)。
[0030] 表1 :基于本發(fā)明半主動安全控制方法與基于傳統(tǒng)控制方法的控制結(jié)果對比。
[0032] 表中，一:基于被動控制方法的控制結(jié)果作為基準(zhǔn)參照，因此安全性能提升量為0， 用"一"表示。
[0033] 本發(fā)明的高速列車懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法，該方法在傳統(tǒng)天棚阻尼控制方 法的基礎(chǔ)上，加入與列車脫軌系數(shù)緊密相關(guān)的輪軌橫向作用力作為輸入變量，構(gòu)建了一種 全新的半主動控制方法，該方法可以有效的抑制列車運(yùn)行中輪對和轉(zhuǎn)向架的橫向振動，減 小列車運(yùn)行脫軌系數(shù)，大大提升列車運(yùn)行的安全性。該方法簡單易于實(shí)施，在高速列車懸掛 系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用，該方法可有效提升列車運(yùn)行的安全性，有助于高速列車懸掛系統(tǒng) 智能控制的實(shí)現(xiàn)。
[0034] 應(yīng)該理解，本發(fā)明并不局限于上述具體實(shí)施例的列車懸掛系統(tǒng)控制過程，凡是熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出等同變形或替換，這些等同的 變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高速列車懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法，其特征在于，該方法包括W下步驟： 步驟1 :獲取列車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括列車運(yùn)行中的輪軌橫向接觸作用力Fy、列車車體 橫向速度Vb、列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向相對速度Vf; 步驟2 :根據(jù)獲取的列車實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)Fy、Vb、Vf，控制列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫 向減振器輸出相應(yīng)的阻尼力，所述阻尼力大小通過W下方式得到：其中：C表示列車運(yùn)行中，控制方法控制列車與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器輸出的阻尼 力大小；Cm。、、Cmm分別為列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器能夠提供的最大阻尼力和最 小阻尼力；Cm為根據(jù)軌道平順情況確定的列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器所提供的折 中阻尼力，Cmi"<Cm<Cmax;F歷列車靜止?fàn)顟B(tài)下輪軌橫向接觸作用力的平均值；Fmax、Fmi。分別為 列車實(shí)際運(yùn)行中輪軌之間橫向接觸作用力的最大值和最小值；F。。、Fiw分別為列車實(shí)際運(yùn)行 中能夠容忍的輪軌橫向接觸作用力的上限和下限，且F沖。p<Fmgx，F(xiàn)mm化。沖表示邏輯 "與"；"|I"表示邏輯"或"。 步驟3 :列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器輸出相應(yīng)的阻尼力作用到列車車體和轉(zhuǎn) 向架上，抑制車體橫向振動的同時(shí)，減輕轉(zhuǎn)向架和輪對的橫向振動，從而在保障乘坐舒適性 和運(yùn)行安全性。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法，其特征在于， 根據(jù)軌道平順情況確定的列車車體與轉(zhuǎn)向架之間的橫向減振器所提供的折中阻尼力，具體 為：對于列車行駛速度>200km/h的軌道，Cm=0.ICm。、;對于列車行駛速度<200km/h的軌 道，Cm= 0. 8Cmax。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速列車懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法，其特征在于， Fup= 1. 5Fs，F(xiàn)i冊=0. 5Fs。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速列車懸掛系統(tǒng)半主動安全控制方法，該方法可以減小高速列車運(yùn)行中的脫軌系數(shù)，提升列車高速運(yùn)行狀態(tài)下的安全性。本發(fā)明在傳統(tǒng)天棚阻尼控制方法的基礎(chǔ)上，加入與列車脫軌系數(shù)緊密相關(guān)的輪軌橫向作用力作為輸入變量，構(gòu)建了一種全新的半主動控制方法，該方法可以有效的抑制列車運(yùn)行中輪對和轉(zhuǎn)向架的橫向振動，減小列車運(yùn)行脫軌系數(shù)，大大提升列車運(yùn)行的安全性。該方法簡單易于實(shí)施，在高速列車懸掛系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用，有助于高速列車智能控制的實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】B61F5/00
【公開號】CN105235702
【申請?zhí)枴緾N201510656776
【發(fā)明人】郭進(jìn), 徐正國, 孫優(yōu)賢
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月12日