高速鐵道車輛懸掛系統(tǒng)參數(shù)化建模、優(yōu)化與仿真分析.pdf

《高速鐵道車輛懸掛系統(tǒng)參數(shù)化建模、優(yōu)化與仿真分析.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、V01．11No．3第11卷第3期2013年9月動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào)1672-6553／2013／11(3)／257—7JOURNALOFDYNAMICSANDCONTROLSep2013高速鐵道車輛懸掛系統(tǒng)參數(shù)化建模、優(yōu)化與仿真分析術(shù)廖英英¨劉永強(qiáng)。楊紹普(1．石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院，石家莊050043)(2．石家莊鐵道大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，石家莊050043)摘要為了協(xié)調(diào)高速鐵道車輛的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性與曲線通過性能之間的矛盾，本文采用多目標(biāo)優(yōu)化方法對(duì)一種高速鐵道車輛的關(guān)鍵懸掛參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化處理．采用多體動(dòng)力學(xué)技術(shù)建立了某型高速鐵道車輛62個(gè)自由度的動(dòng)力學(xué)模型，模型考慮了輪軌接觸幾何非線性、輪軌

2、蠕滑非線性和阻尼非線性等．采用ADAMS—Matlab聯(lián)合仿真對(duì)車輛懸掛系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化改造，使彈簧剛度和阻尼系數(shù)均可調(diào)．采用基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法對(duì)懸掛參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使車輛模型能同時(shí)滿足3種動(dòng)力學(xué)指標(biāo)．對(duì)比優(yōu)化前后模型的動(dòng)力學(xué)性能可以發(fā)現(xiàn)：模型的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和曲線通過性能得到顯著提高，雖然運(yùn)行平穩(wěn)性有小幅降低，但仍能保持在優(yōu)良的工作狀態(tài)．關(guān)鍵詞參數(shù)化建模，多目標(biāo)優(yōu)化，懸掛系統(tǒng)，遺傳算法DOI：10．6052／1672—6553．2013—039TTISIM，仿真計(jì)算了140km／h軌道車在彈性軌道引言結(jié)構(gòu)上的整車動(dòng)力學(xué)性能．劉永強(qiáng)利用高速鐵道車輛最核心的部件是轉(zhuǎn)向架，其中懸ADAMS

3、／Rail軟件建立了6動(dòng)2拖的300km／h速掛系統(tǒng)性能的好壞極大的影響著高速鐵道車輛的度級(jí)高速動(dòng)車組模型，對(duì)不同速度、不同線路狀況、動(dòng)力學(xué)性能．從目前的研究成果來看，鐵道車輛的不同編組特點(diǎn)下車輛動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了大量的仿橫向穩(wěn)定性和曲線通過性能是相互矛盾的，那么如真分析．He和Mcphee等人¨1。。利用AGEM多體動(dòng)何找到最佳的懸掛匹配關(guān)系以同時(shí)保證鐵道車輛力學(xué)軟件建立了鐵道車輛模型，與17個(gè)自由度線的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、運(yùn)行平穩(wěn)性和曲線通過性能就顯得性鐵道車輛模型的仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比．尤其重要¨I4J．因此，采用傳統(tǒng)的單目標(biāo)優(yōu)化手段Delorenzoll。。利用NUCARS動(dòng)力學(xué)軟件建立了一

4、種很難同時(shí)兼顧3種動(dòng)力學(xué)性能．針對(duì)這一難點(diǎn)，本6軸貨運(yùn)機(jī)車模型，并進(jìn)行了仿真分析．但在很多章擬采用近年來發(fā)展起來的多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)對(duì)懸多體動(dòng)力學(xué)軟件中，懸掛的剛度和阻尼系數(shù)只允許掛系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使系統(tǒng)能同時(shí)保證鐵道車輛的運(yùn)設(shè)置為常數(shù)形式，而不能設(shè)置為變量，這就為參數(shù)動(dòng)穩(wěn)定性、運(yùn)行平穩(wěn)性和曲線通過性能．的優(yōu)化工作帶來困難．如何對(duì)多體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行目前采用多體動(dòng)力學(xué)技術(shù)對(duì)高速鐵道車輛進(jìn)參數(shù)化處理是一個(gè)難點(diǎn)，同時(shí)也是目前研究的重行建模已成為一種趨勢(shì)，這一方法可以允許模型含點(diǎn)．有大量的非線性因素，使得模型更加準(zhǔn)確和接近實(shí)高速鐵道車輛的主要?jiǎng)恿W(xué)指標(biāo)包括運(yùn)動(dòng)穩(wěn)際，目前已取得了大量的研究成果．如劉志恒

5、采定性、運(yùn)行平穩(wěn)性和曲線通過性能，而運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性用SIMPACK動(dòng)力學(xué)軟件建立了200km／h的C0一和曲線通過性能是一對(duì)矛盾．如何使車輛能同時(shí)滿C0軸式高速機(jī)車模型，就軸向軸承間隙對(duì)機(jī)車運(yùn)足3種動(dòng)力學(xué)性能是目前的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)．郝建動(dòng)穩(wěn)定性、橫向動(dòng)力學(xué)性能和曲線通過性能的影響華¨應(yīng)用評(píng)價(jià)函數(shù)法對(duì)鐵道客車的垂向懸掛系統(tǒng)進(jìn)行了研究．王開云運(yùn)用動(dòng)力學(xué)仿真軟件參數(shù)進(jìn)行了多目標(biāo)、多參數(shù)優(yōu)化，目標(biāo)函數(shù)是車體2012-07—14收到第1稿，2012~7—16收到修改稿．}國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(2012CB723301)、國家自然科學(xué)基金(11227201，11202141，11302

6、137，11172182)、鐵道部重點(diǎn)項(xiàng)目(2011J013A)、河北省自然科學(xué)基金(A2013210013)和河北省教育廳項(xiàng)目(Z2011228)資助十通訊作者E-mail：sjzlyy820@163．eom258動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào)2013年第11卷的垂向振動(dòng)位移和加速度值．HeYPl1叫在優(yōu)化車架、擺臂式軸箱定位裝置、一系懸掛、二系懸掛、牽輛主動(dòng)控制參數(shù)時(shí)，同時(shí)把3種動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)按引拉桿、防側(cè)滾扭桿等組成．轉(zhuǎn)向架模型如圖1所照不同的比例綜合為一個(gè)目標(biāo)函數(shù)．這樣雖然將多示，懸掛系統(tǒng)的主要參數(shù)如表1所示．目標(biāo)優(yōu)化問題簡化為單目標(biāo)問題，但3者之問的比采用離散的軌道模型，軌道簡化為剛體，考慮

7、了例系數(shù)如何確定又成了一個(gè)新的難題．本文擬從一鋼軌質(zhì)量．鋼軌通過橫向和垂向的彈簧一減振器與路個(gè)新的角度來分析和解決這一難題．基相連，軌道采用T60型鋼軌．本文軌道不平順激勵(lì)本文擬采用ADAMS—Matlab聯(lián)合仿真的方法采用德國高干擾譜和低干擾譜，分別適用于時(shí)速250建立高速鐵道車輛懸掛系統(tǒng)參數(shù)化模型，并在此基～300km以下和300km以上的高速鐵路．軌道線路礎(chǔ)上利用基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)對(duì)模型分別設(shè)計(jì)直線和曲線兩種．車輛首