[发明专利]基于控制器的主动径向转向架及其主动转向控制方法

说明书

本发明公开了一种基于控制器的主动径向转向架及其主动转向控制方法，包括主动径向转向架、驱动电路、位移传感器和控制器；主动径向转向架包括主构架、副构架和径向驱动机构，主构架与副构架铰接，径向驱动机构的两端分别与主构架的前转臂和后转臂连接；位移传感器安装在主构架上，位移传感器、脉冲编码器与控制器相连，控制器通过驱动电路与径向驱动机构的电机连接。能够改善主动径向转向架主动转向控制效果，提高铁路车辆运行稳定性与曲线通过性，且控制平稳，转向控制精度高，不易受外界干扰，从而实现精准地主动转向，有效降低轮对磨耗，延长轮对使用寿命。

技术领域

本发明涉及车辆转向架技术领域，具体涉及一种基于控制器的主动径向转向架及其主动转向控制方法。

背景技术

转向架是铁路车辆的关键组成部分，其动力学性能是影响铁路车辆运行稳定性与曲线通过性的重要因素。当前，铁路车辆的转向架主要采用“被动转向”模式，在该情况下轮轨间的蠕滑力过大，从而导致轮轨产生过多磨耗。为此开发了能够有效地解决车辆运行稳定性与曲线通过性之间矛盾的径向转向架，其在保证车辆运行稳定性的前提下，降低轮轨间的蠕滑力，减少轮轨磨耗。径向转向架的基本转向原理是将车体和构架(或者转向架和轮对)之间在曲线轨道上的相对角位移转换为转向力，并通过连杆机构传递给轮对。然而当前的径向转向架在铁路车辆上应用仍极其稀少，其1原因一是在于基于连杆机构的径向转向装置易变形，维修成本高，更重要的原因在于其控制难度大，实施困难。因此，若能提供一种可明显提高主动径向转向架主动转向控制精度和实时性，同时兼顾铁路车辆运行稳定性与曲线通过性的主动转向控制方法，将具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于控制器的主动径向转向架及其主动转向控制方法，能够改善主动径向转向架主动转向控制效果，提高铁路车辆运行稳定性与曲线通过性，且控制平稳，转向控制精度高，不易受外界干扰，从而实现精准地主动转向，有效降低轮对磨耗，延长轮对使用寿命。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于控制器的主动径向转向架，包括主动径向转向架、驱动电路、位移传感器和控制器；

主动径向转向架包括主构架、副构架和径向驱动机构，主构架与副构架铰接，径向驱动机构的两端分别与主构架的前转臂和后转臂连接；

位移传感器安装在主构架上，位移传感器与控制器相连，控制器通过驱动电路与径向驱动机构的电机连接。

按照上述技术方案，径向驱动机构包括电机和作动器，电机的输出端与作动器连接，电机上设有脉冲编码器，脉冲编码器与控制器连接。

按照上述技术方案，作动器为行星滚柱丝杆机构，电机与行星滚柱丝杆机构之间连接有齿轮箱；电机通过齿轮箱减速后与行星滚柱丝杆机构连接。

按照上述技术方案，径向驱动机构包括电机、齿轮箱和滚柱丝杠机构；电机通过齿轮箱减速后与行星滚柱丝杆机构连接。

按照上述技术方案，驱动电路与控制器之间连接有单片机，单片机与电机之间连接有伺服驱动器，脉冲编码器通过单片机与控制器连接。

按照上述技术方案，位移传感器为激光位移传感器。

按照上述技术方案，控制器与位移传感器之间连接有数据采集卡。

按照上述技术方案，径向驱动机构中的电机、齿轮箱和滚柱丝杠机构依次集成安装，电机的输出端通过齿轮箱与滚柱丝杠连接，电机的外端和滚柱丝杠的外端均设有吊耳，两个吊耳分别与主构架的前转臂和后转臂连接。

按照上述技术方案，电机为伺服电机。

按照上述技术方案，齿轮箱为减速齿轮箱。

按照上述技术方案，控制器连接有显示屏。