转向架分离装置同步升降系统研究与应用

摘要

随着我国城市化进程的不断深入和加快以及国民经济的持续快速发展，城市流动人口不断的增加，传统的公共交通运营已经不能满足如此巨大的城市人口流动需求，成为了制约经济发展和进一步城市化的瓶颈。轨道交通系统是解决城市交通拥堵、提高交通运营量的有效方法，在各大城市得到快速发展。与地铁相比较，跨座式轨道交通系统具有占地少、线路结构简单、安全可靠、舒适性好、噪音小以及能够小半径、大坡度运行的特点，适合建筑集中度高的城区以及地形复杂或者山地城市。
　　跨座式单轨列车转向架采用橡胶轮胎，磨损严重，需要定期维护。转向架分离装置用于分离列车车厢与转向架。本文通过实际工程中对转向架分离装置的基本功能要求以及存在的问题等，就转向架分离装置的升降运动对比了几种常用的升降机构，最终选择两支单级液压缸直顶式结合机械式刚性同步和水平保持机构相结合的升降同步系统，并采用电液比例阀控制。
　　首先，介绍了常用的升降机构结构形式，对比其基本特点，根据转向架分离装置的基本工作要求，选择适合转向架分离装置的升降机构。并对转向架分离装置的基本布局结构进行了介绍，介绍了转向架分离装置的工作流程。并对升降液压回路的主要参数进行了计算，确定了以升降回路为主的液压站压力和流量。
　　其次，根据阀控非对称液压缸模型导出了其传递函数，并根据转向架分离装置的基本参数确定了传递函数的参数，得出了转向架分离装置的传递函数。分析了主从式和等同式同步控制方式的特点，最终确定了基于主从式和等同式结合的同步控制方式。并根据实际控制的需要在控制方式中加入了PID控制器。通过奈奎斯特图和伯德图对系统的稳定性进行了判断。通过SIMULINK搭建了系统的控制方框图，确定了PID参数进行仿真，得到了单液压缸和同步控制系统的单位阶跃响应曲线，从结果可以看出加入PID控制后系统的响应曲线平缓超调量大大减小，系统的同步性得到验证。
　　最后，根据控制功能的要求，选择了PLC作为电气控制系统的硬件核心，并对硬件进行了组态。设计电气原理图，以增量式PID方式编写了PID控制程序，以及其他功能程序。对设备进行了安装和调试，确定PID参数。对实际应用中遇到的问题进行了解决和说明。