[發明專利]基于COOT算法的軌道交通車體調簧控制方法及其試驗裝置

在審

• 申請號: 202211064206.1
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115421384A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 李玉昆;王敬玉;馬亞磊;李寶旺;張立杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G01M17/08
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明涉及一種基于COOT算法的軌道交通車體調簧控制方法及其試驗裝置，包括以下步驟，步驟1：初始化調簧試驗裝置，識別鐵路車體落車信號；步驟2：基于調簧試驗裝置搭建萊卡儀測量坐標系，建立鐵路車體的調簧控制模型；步驟3：基于COOT算法求解調簧控制模型，求解調簧控制位置的最優解；步驟4：通過調簧控制位置的最優解控制調簧試驗裝置。本發明設計了一種擬合二系支撐剛度變化曲線的鐵路車體調簧控制方法，通過最小二乘法擬合二系支撐位載荷變化曲線，使調簧數學模型更加真實精確，同時利用多目標COOT算法對載荷偏差，加墊位置數，加墊總數進行多目標尋優；與傳統調簧平臺相比，優精度更高；試驗裝置具有結構設計巧妙、操作方便、安全可靠的特點。

技術領域

本申請涉及機電設備測控領域，具體地涉及一種基于COOT算法的軌道交通車體調簧控制方法及其試驗裝置。

背景技術

鐵路系統作為我國的支柱產業，是國家重要基礎設施、國民經濟大動脈和大眾化交通工具，如何高效率，高安全性的出行已經成為人們日常生活中叩待解決的重要問題。通常鐵路車體的每根動軸上所測得的軸重與該車各動軸實際平均軸重之差不應超過平均軸重的±2％；每個車輪的實際輪重與同軸兩輪平均輪重之差不應超過兩輪平均輪重的±4％，以保證車體輪(軸)重分配均衡。車輛的軸重及輪重偏差過大會對車輛的牽引性能、制動性能及行車安全等產生極其不利的影響。需依靠先進的檢測技術和正確的調簧理論對這種復雜的空間超靜定支撐結構進行受力調整，以獲得滿足要求的載荷分配。但是車輛結構復雜，多種因素耦合在一起影響車輛軸(輪)重，導致車輛輪重、軸重分配不均的原因呈現出多樣性，其中二系支承點載荷分布不均將嚴重影響地鐵車輛輪(軸)重分配，而車體稱重調平技術是解決這一問題的有效途徑。所以，建立精確的調簧力學模型，設定合適的優化目標，設計高效的優化算法，開發基于信息技術的智能化車體稱重調賛試驗臺是對機車制造行業具指導意義的，也是勢在必行的。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明基于多目標COOT(白骨頂雞優化)算法，設計了一種擬合了二系支撐剛度變化曲線的鐵路車體調簧控制方法，通過最小二乘法擬合二系支撐位載荷變化曲線，使調簧數學模型更加真實精確，同時利用多目標COOT算法對載荷偏差，加墊位置數，加墊總數進行多目標尋優；與傳統調簧平臺相比，精度更高，使試驗裝置功能更加完善，測控軟件操作更簡捷；本發明提出的試驗裝置具有結構設計合理、操作方便、安全可靠的特點，能夠滿足鐵路車體的試驗與分析，能夠進一步推廣應用。

為實現上述目的，本發明所采用的解決方案為：

一種基于COOT算法的軌道交通車體調簧控制方法，其包括以下步驟：

步驟1：初始化調簧試驗裝置，識別鐵路車體落車信號；

初始化調簧試驗裝置的多個升降設備架車立柱，對應鐵路車體的二系支撐位置進行落車，調簧試驗裝置識別鐵路車體落車信號；

步驟2：基于調簧試驗裝置搭建萊卡儀測量坐標系，建立鐵路車體的調簧控制模型；

步驟21：確定調簧計算方式，擬合鐵路車體的剛度變化曲線，并由最小二乘法確定鐵路車體的剛度變化曲線的系數，如下所示：

式中：F_j表示第j個架車立柱采集的二系支點測量載荷；a_jn表示第j個架車立柱采集的二系支點n次項系數；表示第j個架車立柱采集的二系支點相對舉升高度的n次方；n表示給定的最大擬合次數；N表示參與計算的架車立柱總數目；j表示調簧試驗裝置的架車立柱二系支點編號，j∈1,2,3…，N；

步驟22：搭建基于調簧試驗裝置的萊卡儀測量坐標系，對萊卡儀測量坐標系進行坐標轉換；