高速列車轉(zhuǎn)向架振動(dòng)的主動(dòng)控制

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1、高速列車轉(zhuǎn)向架振動(dòng)的主動(dòng)控制摘要這份報(bào)告涉及到主動(dòng)振動(dòng)控制設(shè)計(jì)(AVC)這份報(bào)告涉及到主動(dòng)振動(dòng)控制設(shè)計(jì)(AVC)系統(tǒng)整合到主要轉(zhuǎn)向架的德國高速列車(ICE)。本文包含了所有的部分以及AVC系統(tǒng)的發(fā)展過程。首先，用傳輸路徑分析器來確定主要途徑和在致動(dòng)器觸點(diǎn)上的邊界條件。一份詳細(xì)的有限元分析是基于一個(gè)已存在的有限元模型，這個(gè)模型作為支持探討執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能和評(píng)價(jià)幾種作動(dòng)器的指標(biāo)。然而,表達(dá)式的多種不同的結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)裝置、錯(cuò)誤傳感器和監(jiān)控傳感器位置顯然不可能進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)驗(yàn),但是在模擬?；诜抡婧蛯?shí)驗(yàn)結(jié)果控制系統(tǒng)是應(yīng)用于了一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)承受的

2、噪音水平是在ICE3和安裝在試驗(yàn)臺(tái)的WU92測(cè)量在運(yùn)行測(cè)試時(shí)確定的。執(zhí)行器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括特定系統(tǒng)的布局和壓電元件的選擇。特別是發(fā)達(dá)國家的放大器驅(qū)動(dòng)器致動(dòng)器。最后，系統(tǒng)集成到一個(gè)軸，在WU92和滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量過程中進(jìn)行測(cè)試。1.介紹現(xiàn)代輕量化設(shè)計(jì)的高速列車導(dǎo)致承擔(dān)噪聲激勵(lì)下的汽車車身結(jié)構(gòu)的較高風(fēng)險(xiǎn)。輪鋼軌接觸兩個(gè)主要的生成進(jìn)程存在：1.通過軌枕。這種源機(jī)制是輪子是不斷變化的機(jī)械阻抗激勵(lì)波形的軌道所致。典型的頻率是通過頻率的所謂軌枕半整數(shù)。2.輪諧波。這激勵(lì)是偏心和車輪的多邊形，導(dǎo)致有的整數(shù)的頻率的色調(diào)組件的輪子旋轉(zhuǎn)頻率的倍數(shù)。也是隨機(jī)激勵(lì)主要主導(dǎo)中期和

3、高頻制度的輪軌粗糙度引起的。低頻率域中音調(diào)的組件是有關(guān)。由于這種音調(diào)的性質(zhì)一個(gè)振動(dòng)主動(dòng)控制解決方案是激勵(lì)的適當(dāng)?shù)摹Ｖ鲃?dòng)噪聲和振動(dòng)控制(ANVC)系統(tǒng)在這技術(shù)方面面臨的挑戰(zhàn)是用很小的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)很重的轉(zhuǎn)向架（7t)和汽車車身(25t)。這里遵循的方法基于壓電致動(dòng)器的發(fā)展。其特點(diǎn)是高力量，可以實(shí)現(xiàn)更小的系統(tǒng)相對(duì)較低的質(zhì)量。關(guān)于所需的沖程，以及具有處理高容量負(fù)荷和高功率放大器系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)展困難。此外，執(zhí)行器系統(tǒng)不得不承受在高速列車的主懸架中發(fā)生的高的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)負(fù)載。2.任務(wù)解釋幾個(gè)主動(dòng)噪聲與振動(dòng)控制方法可以用于減少列車內(nèi)產(chǎn)生噪聲的結(jié)構(gòu)。我們主要研究轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)主懸

4、架的致動(dòng)器。結(jié)構(gòu)的傳輸路徑的數(shù)目減少是這種方法的主要優(yōu)勢(shì)。在這種情況下，可以使用轉(zhuǎn)向架的加速度計(jì)作為誤差傳感器?；蛘呖梢赃\(yùn)用在第二系懸掛系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。然而，通過第二系懸掛系統(tǒng)的傳輸路徑通常要復(fù)雜得多，所以不能將致動(dòng)器和相關(guān)的所有路徑的誤差傳感器應(yīng)用。解決方法是利用聲學(xué)誤差傳感器在汽車車身按照ASAC[2]的探討。但是，這需要更高的頻率使用大量的麥克風(fēng)和更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)并可能時(shí)間不同步。致動(dòng)器主懸架系統(tǒng)中的主要問題包括高沖程和所需的力量。演示使用了（ICE2）轉(zhuǎn)向架原型WU92這一概念的可行性。有關(guān)傳輸路徑的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)分析激勵(lì)引入的橋框。定義了兩個(gè)主

5、要傳輸路分別是主彈簧阻尼（垂直Z方向）和牽引桿（水平X方向）。與這兩個(gè)轉(zhuǎn)移類似，取決于頻率測(cè)量的響應(yīng)加速級(jí)別的路徑。這意味著這兩個(gè)傳輸路徑是同樣重要。因此主動(dòng)隔振已在這兩個(gè)傳輸路徑（圖2.1）中介紹。執(zhí)行器系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)基于在BombardierTransportationinSiegen做實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)向架WU92。激勵(lì)是50平點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)輪的方式完成的。可以設(shè)置不同的速度。旋轉(zhuǎn)率速度諧波可以看基本的頻率和其在所有三個(gè)測(cè)量方向的倍數(shù)。兩邊軸箱的加速級(jí)別是1g，比較相似的最大值。所有三個(gè)空間方向是一致。執(zhí)行器系統(tǒng)的布局計(jì)算基于連接的元素（表2.1）的制造商提供

6、的技術(shù)資料。3.高速鐵路轉(zhuǎn)向架高速轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)有噪聲和振動(dòng)的新規(guī)定。在80HZ左右振動(dòng)結(jié)構(gòu)的音調(diào)頻率較低，對(duì)乘客產(chǎn)生不便，ICE1就是一個(gè)例子。高速運(yùn)行需要一個(gè)非常復(fù)雜的懸架系統(tǒng)，其中包括了抗蛇形阻尼器和滾子阻尼器，和補(bǔ)充動(dòng)態(tài)傳輸路徑的風(fēng)險(xiǎn)的特定懸架。因此，主動(dòng)系統(tǒng)從一開始轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)的考慮提供了一種設(shè)計(jì)選項(xiàng)，不會(huì)導(dǎo)致昂貴的設(shè)計(jì)更改。3.1原型(WU92)WU92轉(zhuǎn)向架是集成到ICE2平臺(tái)開發(fā)的原型。這一事實(shí)將我們?cè)趦蓚€(gè)原型的非常詳細(xì)的調(diào)查訪問的特殊地位。一個(gè)被安裝到BombardierTransportationinSiegen的運(yùn)輸在試驗(yàn)臺(tái)；第二個(gè)

7、是執(zhí)行器集成輸路徑分析和有限元模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。此外，有一個(gè)有限元模型可用為動(dòng)態(tài)計(jì)算而設(shè)計(jì)，用于模擬問題。此模型所示圖3.1連同主要懸浮組件的位置。轉(zhuǎn)向架涵蓋大量的梁和欄（特別是為實(shí)現(xiàn)偏航旋轉(zhuǎn)摩擦阻尼)，其中大多數(shù)由彈性體套管連接。一個(gè)雙鋼卷彈簧和一個(gè)主要阻尼器形式，主懸架。第二系懸架的空氣彈簧系統(tǒng)集成到一個(gè)高速轉(zhuǎn)向架。3.2.系統(tǒng)分析高速轉(zhuǎn)向架的安全要求產(chǎn)生一些AVC系統(tǒng)的限制。主彈簧或其他元件進(jìn)行靜態(tài)負(fù)載系列中不能有任何活動(dòng)元素。因此致動(dòng)器要平行集成到主要的彈簧和牽引桿。3.2.1.傳輸路徑分析。在概述有關(guān)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要路徑中進(jìn)行傳輸路徑分析。一

8、些主要傳輸功能與數(shù)值的比較在下一節(jié)中所示。這些調(diào)查的結(jié)果是每輪有兩個(gè)相等的路徑：從通過構(gòu)成的阻尼器和雙彈簧的