[发明专利]高速轨道车辆座椅及二系垂向悬置阻尼比的协同优化方法

摘要

本发明涉及高速轨道车辆座椅及二系垂向悬置阻尼比的协同优化方法，属于高速轨道车辆悬置技术领域。本发明通过构建座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动协同优化仿真模型，以轨道高低不平顺随机输入为输入激励，以座椅面垂向振动加速度均方根值最小为设计目标，优化设计得到座椅悬置和二系垂向悬置的最优阻尼比。通过设计实例及SIMPACK仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的座椅悬置和二系垂向悬置系统的最优阻尼比值，为高速轨道车辆座椅悬置和二系垂向悬置阻尼比的设计提供了可靠的设计方法。利用该方法，不仅可提高高速轨道车辆悬置系统的设计水平和车辆乘坐舒适性，还可降低产品设计及试验费用，增强我国轨道车辆的国际市场竞争力。

主权项

高速轨道车辆座椅及二系垂向悬置阻尼比的协同优化方法，其具体设计步骤如下：(1)建立座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动微分方程：根据轨道车辆的1/4单节车体的空载质量m2，单个转向架构架质量的一半m1，1/4单节车厢乘坐人员质量之和m3；一系悬架的垂向等效刚度K1、垂向等效阻尼C1；一系垂向减振器的端部连接等效刚度Kd1；二系悬置的垂向刚度K2；二系垂向减振器的端部连接刚度Kd2；座椅悬置的垂向等效刚度K3；待设计二系垂向悬置的阻尼比ξ2，其中，二系垂向减振器的等效阻尼系数待设计座椅悬置的阻尼比ξ3，其中，座椅悬置减振器的等效阻尼系数以一系垂向减振器活塞杆的垂向位移zd1，转向架构架质心的垂向位移z1，二系垂向减振器活塞杆的垂向位移zd2，车体质心的垂向位移z2及座椅面垂向振动位移z3为坐标；以轨道高低不平顺随机输入zv为输入激励；建立座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动微分方程，即：m3z··3+K3(z3-z2)+C3(z·3-z·2)=0m2z··2+K2(z2-z1)+Cd2(z2-zd2)+K3(z2-z3)+C3(z·2-z·3)=0C2(z·d2-z·1)-Kd2(z2-zd2)=0m1z··1+K1(z1-zv)+Kd1(z1-zd1)+K2(z1-z2)+C2(z·1-z·d2)=0C1(z·d1-z·v)-Kd1(z1-zd1)=0;]]>(2)构建座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动协同优化仿真模型：根据步骤(1)中所建立的座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动微分方程，利用Matlab/Simulink仿真软件，构建座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动协同优化仿真模型；(3)建立座椅及二系垂向悬置阻尼比的协同优化目标函数J：根据步骤(2)中所建立的座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动协同优化仿真模型，以二系垂向悬置阻尼比和座椅悬置阻尼比为设计变量，以轨道高低不平顺随机输入为输入激励，利用仿真所得到的座椅面垂向振动加速度均方根值座椅及二系垂向悬置阻尼比的协同优化目标函数J，即：J=σz··3;]]>(4)座椅悬置最优阻尼比ξos及二系垂向悬置最优阻尼比ξoc的优化设计：根据步骤(2)中所建立的座椅及二系垂向悬置系统的垂向振动协同优化仿真模型，以轨道高低不平顺随机输入zv为输入激励，利用优化算法求步骤(3)中所建立座椅及二系垂向悬置阻尼比的协同优化目标函数J的最小值，所对应的设计变量即为座椅悬置系统的最优阻尼比ξos和二系垂向悬置系统的最优阻尼比ξoc。