[發(fā)明專(zhuān)利]高速列車(chē)動(dòng)態(tài)行為主動(dòng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911053160.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110778641B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春巍;王昊;徐洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F16F15/02
• 分類(lèi)號(hào): F16F15/02;B61C17/00
• 代理公司: 青島發(fā)思特專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海;趙偉敏

本發(fā)明涉及振動(dòng)控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高速列車(chē)動(dòng)態(tài)行為主動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括傳感器、控制器和控制裝置；傳感器安裝于被控列車(chē)上，控制裝置包括底座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、編碼器、變速器和質(zhì)量圓盤(pán)，底座固定于被控列車(chē)上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定于底座上，編碼器同軸固定于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的底部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)頂部設(shè)置有變速器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與質(zhì)量圓盤(pán)固定連接；控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳感器和編碼器電連接。本發(fā)明運(yùn)用主動(dòng)控制技術(shù)，充分發(fā)揮了系統(tǒng)的輸出力矩作用，使得輸出力矩可以直接作用在列車(chē)車(chē)體上，并可以根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)控制算法實(shí)現(xiàn)不同的控制效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)車(chē)廂的振動(dòng)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高速列車(chē)動(dòng)態(tài)行為主動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著高速鐵路覆蓋的區(qū)域越來(lái)越廣，車(chē)輛的行駛速度越來(lái)越快，車(chē)輛各部件及輪軌間動(dòng)態(tài)作用力加劇，由此引起的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題更加顯著，因此開(kāi)展對(duì)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的研究顯得尤為重要。

列車(chē)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，受到以下因素的影響：①軌道上的裂縫和雜物以及鐵軌地基不均勻沉降的影響；②底部滾輪長(zhǎng)期磨損的影響；③列車(chē)進(jìn)入隧道受側(cè)向風(fēng)壓的影響；④列車(chē)在轉(zhuǎn)彎處受兩端鐵軌的高度分布不均勻的影響。基于以上因素的影響，引起的軌道不平順的激勵(lì)，使運(yùn)行在軌道上的車(chē)輛產(chǎn)生強(qiáng)迫隨機(jī)振動(dòng)，進(jìn)而引起列車(chē)車(chē)廂的隨機(jī)振動(dòng)，影響列車(chē)的安全性以及旅客的舒適性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使列車(chē)失穩(wěn)發(fā)生側(cè)翻和脫軌，造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

為了解決由列車(chē)車(chē)廂振動(dòng)引起的各種問(wèn)題，消除或減輕由外部激勵(lì)引起的隨機(jī)振動(dòng)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。

但是現(xiàn)有的振動(dòng)控制系統(tǒng)存在著不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，現(xiàn)有的懸掛系統(tǒng)僅考慮豎向和橫向兩個(gè)力的方向，其作用力方向也僅限于兩個(gè)直線方向。但在現(xiàn)實(shí)情況下，列車(chē)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于側(cè)滾、搖頭、點(diǎn)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)，僅依靠懸掛系統(tǒng)提供的直線力作用，無(wú)法形成最有效的控制力作用，這使得現(xiàn)有的懸掛系統(tǒng)的控制作用無(wú)法得到充分的發(fā)揮，導(dǎo)致列車(chē)的不利動(dòng)態(tài)響應(yīng)也無(wú)法得到充分的抑制。

第二，大量試驗(yàn)和研究表明，懸掛系統(tǒng)的兩個(gè)直線力作用下的控制力特性呈現(xiàn)出了較強(qiáng)的非線性，對(duì)于不同的激勵(lì)頻率所實(shí)現(xiàn)的對(duì)列車(chē)的控制效果不同，甚至在某種激勵(lì)頻率下，懸掛系統(tǒng)非但沒(méi)有達(dá)到控制效果反而會(huì)放大體系的響應(yīng)，無(wú)法產(chǎn)生預(yù)期的控制力矩作用，無(wú)法施加直接有效的控制作用。

以上不足，導(dǎo)致現(xiàn)有的列車(chē)振動(dòng)控制裝置不能很好地解決車(chē)廂隨機(jī)振動(dòng)等問(wèn)題，現(xiàn)有的振動(dòng)控制裝置無(wú)法滿(mǎn)足列車(chē)在高速行駛過(guò)程中遇復(fù)雜環(huán)境產(chǎn)生的振動(dòng)控制需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題,提供一種高速列車(chē)動(dòng)態(tài)行為主動(dòng)控制系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高速列車(chē)動(dòng)態(tài)行為主動(dòng)控制系統(tǒng)，包括傳感器、控制器和控制裝置；

傳感器安裝于被控列車(chē)上，控制裝置包括底座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、編碼器、變速器和質(zhì)量圓盤(pán)，底座固定于被控列車(chē)上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定于底座上，編碼器同軸固定于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的底部，驅(qū)動(dòng)電機(jī)頂部設(shè)置有變速器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與質(zhì)量圓盤(pán)固定連接；控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳感器和編碼器電連接。

優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)卡板組件固定在底座上，卡板組件包括左卡板和右卡板，左卡板和右卡板均為U型，右卡板固定于底座上，左卡板的兩端與右卡板的兩端通過(guò)螺栓連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)卡緊在左卡板和右卡板的U型側(cè)面之間。

優(yōu)選地，右卡板的兩端分別設(shè)置有長(zhǎng)條孔。

優(yōu)選地，右卡板的中間還設(shè)置有緊固螺栓。

優(yōu)選地，質(zhì)量圓盤(pán)中心設(shè)置有軸套，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與軸套通過(guò)螺栓連接。

優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。

優(yōu)選地，變速器為減速器。