地铁车辆空气弹簧性能检测系统研究

摘要

空气弹簧是地铁车辆振动和噪声控制的重要部件之一,由于其优越的隔振降噪性能,被广泛应用于铁路客车、地铁、轻轨和动车组上。随着上海城市轨道交通的高速发展,大量的维修检测任务以及相对落后的检测手段,给车辆维护部门带来了一定的困难。因此,维护部门急需一套完善的空气弹簧维修工艺流程及先进的检测系统,以提高日常维护和车辆架大修时的维修质量,降低地铁车辆的运营维修成本,同时提高了列车安全运行系数。
　　本文通过对空气弹簧性能的理论研究,包括空气弹簧刚度的非线性、空气弹簧使用后的性能、维修工艺和标准,针对上海空气弹簧的使用情况,提出针对性的检测方案。进行了三梁六柱(四光柱、二滚珠丝杠)结构形式试验台的研制,对机械结构的强度进行了计算分析,同时对试验台的控制系统进行了研究并确立了模糊控制方式。试验台的控制系统采用了研华工控机与虚拟仪器运动控制板卡PCI7390、数据采集卡PCI6221及信号调理SCXI1520等构成的控制结构。软件的开发采用功能模块化的设计思想,利用基于面向对象的图形化编程语言LabVIEW在Windows XP环境下完成。最后,利用计算机仿真软件Matlab/Simulink对所建立的控制系统进行了仿真研究与分析,利用模糊控制后系统运行更加稳定,控制精度更高。
　　本文的创新点:
　　(1)提出了通用型的空气弹簧维修后的性能检测方法,并填补了上海地铁空气弹簧维修装备的空白;
　　(2)试验数据,摒弃了传统“点对点”刚度计算方法,采用曲线拟合最小二乘法,进行数据整理,并将模糊控制算法运用于具有非线性特性空气弹簧的刚度测量中。
　　本文的主要工作:
　　(1)对上海地铁车辆空气弹簧系统(欧洲系列空气弹簧)进行理论分析研究,根据铁道行业标准TB/T2841-2010、EN13593-2003制定维修后的空气弹簧性能检测标准及检测方法;
　　(2)根据空气弹簧的非线性、不确定性等特性,研究空气弹簧性能检测试验台的控制系统;
　　(3)空气弹簧性能检测试验台的机械结构以及控制系统硬件部分的研制;
　　(4)控制系统算法的研究以及试验台控制软件的设计和编译。随着全国轨道交通建设的高速发展,本课题的研究成果,可在全国其他城市轨道交通、铁路及动车组车辆维修部门得以推广应用,将带来显著的经济效益与社会效益。

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第一章 绪论

1.1 城市轨道交通的发展

1.2 地铁车辆空气弹簧应用

1.3 空气弹簧测试台的应用及现状

1.4 本课题的研究背景及意义

1.5 本课题所要完成的工作

第二章 地铁车辆空气弹簧性能分析及检测系统初步研究

2.1 上海地铁车辆空气弹簧性能

2.2 空气弹簧性能检测系统初步研究

2.3 本章小结

第三章 检测系统硬件设计及控制系统研究

3.1 硬件结构设计

3.2 试验台控制系统的分析研究

3.3 控制系统的硬件设计

3.4 本章小结

第四章 控制系统算法研究及程序设计

4.1 控制系统的算法

4.2 基于LabVIEW的控制系统软件设计

4.3 本章小结

第五章 控制系统的仿真研究

5.1 控制系统仿真研究概述

5.2 控制系统数学模型

5.3 Matlab/Simulink 仿真分析

5.4 本章小结

第六章 空气弹簧性能试验台的初步试验

6.1 试验台的加工

6.2 初步调试情况

第七章 总结与展望

7.1 论文工作总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢