转向架主动稳定性研究与试验平台开发

摘要

高速运行横向蛇行稳定性一直是机车车辆系统动力学最关注的问题之一。当车辆通过较差线路或外界激扰较大时，以及服役过程中车辆悬挂元件老化故障、轮对踏面磨耗时，车辆横向稳定性的不足会导致乘坐舒适度降低、加速度报警停车甚至安全事故。为了提高车辆转向架横向稳定性，本文提出了利用主动控制方式抑制构架横向振动以提高转向架蛇行运行稳定性的方法。针对简化的转向架横向动力学理论分析模型：首先，建立了1:5比例转向架主动稳定性研究试验台的SIMPACK仿真模型，分析转向架主动稳定性研究试验台的主动控制效果；然后，设计并加工了一个1:5比例转向架滚动试验台实物用于转向架主动稳定性试验研究；接着，基于LabVIEW和NI采集卡搭建数据采集平台用于试验台的加速度、位移和编码器数据采集，基于DSP（Digital Signal Processing）和Matlab/Simulink 搭建DSP 主动控制系统平台用于主动控制；最后，利用反馈控制和惯性作动器对失稳构架进行主动控制试验研究，通过抑制构架横向振动来实现转向架的主动稳定性研究；进行多次试验，分析对比主动控制和非主动控制情况下构架的横向振动情况。试验结果表明：转向架主动稳定性研究的试验结果与其SIMPACK模型的仿真控制效果基本是一致的，在转向架构架两端施加主动控制力能有效的提高转向架横向动力学性能，试验表明基于惯性作动器的构架横向振动主动减振能够有效地提高转向架横向运行稳定性。

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