[发明专利]列车转向架半主动减振器控制装置和系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半主动式减振器的控制装置和系统及其方法，尤其是涉及一种应用于高速铁路列车转向架的半主动减振器控制装置和系统及其方法。

背景技术

随着人民生活水平的提高，对交通运输质量(快速、安全、舒适)提出了更高的要求，车辆提速的进度日益加快，这将涉及诸多问题，需要克服许多技术难点。其中之一就是提速将要求车辆在较高的速度上满足车辆平稳性的要求，即要使乘客感到舒适的同时，还要保证行车安全。一般说来，随着运行速度的提高，机车车辆各质量部件的振动会加剧。为了同时满足提速与乘坐舒适度的要求，可以采用振动控制技术。所以要求高速铁道车辆自身具有较高的改善振动性能的能力，特别是在横向振动性能改善方面。

另外，我国线路差异较大，高速列车不但要运行于高速线、客运线、同时还要运行于既有线路。传统的机车车辆被动悬挂方式虽然能在一定程度上满足机车车辆动力学性能的要求，但其局限性是明显的。传统的机车车辆悬挂系统由弹性元件和阻尼元件组成，这些元件工作时不需要外界提供能源，仅仅是消耗或暂时储存系统内部的能量，是一种被动工作方式，因而称之为被动悬挂。传统机车车辆采用的被动悬挂系统，其阻尼系数在机车车辆运行过程中是不能进行调整的。因此，要求车辆铁路减振器性能参数能够满足多种线路的需要，同时能够适应一定范围的速度变化和各种常见的激励，这是现有的被动减振器无法完成的。

被动悬挂在衰减振动时不需要外界能源的输入，因此，被动悬挂也被称为无源悬挂。被动悬挂系统的最大缺陷在于其悬挂特性在运行过程中不能调节，也就是说其悬挂特性不能随外部激扰的变化而改变，因而欠缺适应复杂线路的能力，限制了机车车辆动力学性能的进一步改善。无源悬挂的悬挂特性在机车车辆运行过程中不能进行调节，其局限性主要表现在两个方面：

(1)传统机车车辆采用的是被动悬挂系统，它的阻尼系数在机车车辆运行过程中是不能进行调整的，同时其悬挂参数也不能随激扰的变化而任意进行调节；

(2)传统机车车辆采用悬挂元件仅对局部的相对运动做被动响应，且受到悬挂静挠度与系统固有频率的平方成反比的约束，大大限制了悬挂参数的取值范围，也限制了悬挂性能的提高。

然而，随着电子及计算机技术的迅猛发展，DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、ARM(Advanced RISC Machine，一种处理器)和FPGA(Field-programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等功能强大的嵌入式微机技术已经成熟并得到广泛应用；高集成、高精度和高可靠性的IC集成技术也同样在不断地升级换代；同时以太网通讯技术和界面开发软件编程技术的日新月异则更是大大提升了目前测试和控制领域的技术水平。

因此，利用当前电子信息和计算机领域的先进技术研制和开发一种新型的高速列车转向架减振器控制装置和系统及其控制方法成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车转向架半主动减振器控制装置和系统及其控制方法，该装置和系统及其控制方法解决了传统机车车辆被动悬挂系统阻尼系数在机车车辆运行过程中不能进行调整，性能参数不能满足多种线路的需要，不能适应一定范围的速度变化和各种常见的激励的技术问题，使车辆在较高的速度上也能满足运行平稳性的要求，适应了现代轨道交通运输快速、安全、舒适的需要。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种列车转向架半主动减振器控制装置的技术实现方案，一种列车转向架半主动减振器控制装置，列车转向架半主动减振器控制装置与加速度传感器相连，列车转向架半主动减振器控制装置包括：采样板、控制板、驱动板和电源模块；

电源模块分别与采样板、控制板和驱动板相连；采样板与控制板相连，控制板与驱动板相连，驱动板与采样板相连；

采样板采集来自加速度传感器的加速度传感信号，并传送至控制板，控制板通过处理和计算加速度传感信号，向驱动板发送阀开放逻辑信号，驱动板的输出端分别连接高速开关阀、反比例溢流阀和二位三通开关阀，为高速开关阀、反比例溢流阀和二位三通开关阀提供驱动。

作为本发明一种列车转向架半主动减振器控制装置技术方案的进一步改进，采样板包括信号整理模块、故障及自检触点检测模块和电流采样模块；

加速度传感信号经过信号整理模块将模拟量输出至控制板；

控制板输出数字量信号经过故障及自检触点检测模块对外输出故障信号和自检信号；