[发明专利]高速轨道车辆车体端部纵向减振器阻尼系数的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速轨道车辆悬置，特别是高速轨道车辆车体端部纵向减振器阻尼系数的设计方法。

背景技术

车体端部纵向减振器安装于铰接式或转向架式高速轨道车辆的两相邻车端之间，能够有效衰减车体的纵向振动，显著增加车辆的整体性和稳定性。然而，据所查阅资料可知，由于轨道车辆属于多自由度振动系统，对其进行动力学分析计算非常困难，目前国内、外对于车体端部纵向减振器阻尼系数的设计，一直没有给出系统的理论设计方法，大都是借助计算机技术，利用多体动力学仿真软件SIMPACK或ADAMS/Rail，通过实体建模来优化和确定其大小，尽管该方法可以得到比较可靠的仿真数值，使车辆具有较好的动力性能，然而，随着轨道车辆行驶速度的不断提高，人们对车体端部纵向减振器阻尼系数的设计提出了更高的要求，目前车体端部纵向减振器阻尼系数设计的方法不能给出具有指导意义的创新理论，不能满足轨道车辆不断提速情况下对减振器设计要求的发展。因此，必须建立一种准确、可靠的高速轨道车辆车体端部纵向减振器阻尼系数的设计方法，满足轨道车辆不断提速情况下对减振器设计的要求，提高高速轨道车辆悬置系统的设计水平及产品质量，提高车辆行驶安全性和平稳性；同时，降低产品设计及试验费用，缩短产品设计周期，增强我国轨道车辆的国际市场竞争力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种准确、可靠的高速轨道车辆车体端部纵向减振器阻尼系数的设计方法，其设计流程图如图1所示；高速轨道车辆整车6自由度行驶垂向振动模型的主视图如图2所示，高速轨道车辆整车6自由度行驶垂向振动模型的左视图如图3所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的高速轨道车辆车体端部纵向减振器阻尼系数的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)建立轨道车辆整车6自由度行驶垂向振动微分方程：

根据轨道车辆的单节车体的质量m₂、点头转动惯量J_2φ；每台转向架构架的质量m₁、点头转动惯量J_1φ；前转向架一系前悬架的垂向等效刚度K_1zff、垂向等效阻尼系数C_d1ff，前转向架一系后悬架的垂向等效刚度K_1zfr、垂向等效阻尼系数C_d1fr；后转向架一系前悬架的垂向等效刚度K_1zrf、垂向等效阻尼系数C_d1rf，后转向架一系后悬架的垂向等效刚度K_1zrr、垂向等效阻尼系数C_d1rr；前转向架二系悬置的垂向等效刚度K_2zf、垂向等效阻尼系数C_d2f；后转向架二系悬置的垂向等效刚度K_2zr、垂向等效阻尼系数C_d2r；待设计车体端部纵向减振器的等效阻尼系数C₃；车体上端端部纵向减振器到车体质心的高度h₁，车体下端端部纵向减振器到车体质心的高度h₂，车辆定距的一半a，转向架轴距的一半a₀；分别以前、后转向架构架及车体的质心O₁、O₂、O₃为坐标原点；以前转向架构架的浮沉位移z_1f、点头位移φ_1f，后转向架构架的浮沉位移z_1r、点头位移φ_1r及车体的浮沉位移z₂、点头位移φ₂为坐标；以前转向架前、后车轮及后转向架前、后车轮处的轨道高低不平顺输入z₀₁(t)、z₀₂(t)、z₀₃(t)、z₀₄(t)为输入激励，其中，t为时间变量；建立轨道车辆整车6自由度行驶垂向振动微分方程，即：

(2)构建轨道车辆整车6自由度垂向振动优化设计仿真模型：

根据步骤(1)中所建立的轨道车辆整车6自由度行驶垂向振动微分方程，利用Matlab/Simulink仿真软件，构建轨道车辆整车6自由度垂向振动优化设计仿真模型；

(3)建立车体端部纵向减振器的阻尼优化设计目标函数J：