一种升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法

本发明涉及列车控制，尤其涉及一种升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法。

背景技术：

1、我国轨道车辆发展的一个主要方向是提高旅客列车的速度。速度的每一次提升都极大地影响了人们的出行范围与出行质量，但随之也相应的带来其他问题：速度的提升导致轮轨间的作用力急剧增大，从而造成严重的轮轨磨耗与损伤，而轮轨损伤超限后则需要进行轮轨的维修与更换，这使铁路运营成本直线上升，轮轨磨耗加剧也导致车辆振动加速度增大，威胁到列车运行平稳性和安全性，限制列车速度的提升。

2、列车运行速度越高，振动也就越大，加装气动翼后列车外形的改变以及列车重量的减轻，也将导致列车的振动加剧，从而使乘客乘坐舒适变差，脱轨系数增加，列车安全性也受到威胁，传统被动悬挂系统已经很难满足高速列车平稳性和安全性更为严格的要求，因此需要通过应用半主动悬挂技术来提升列车动力学性能。

3、天棚阻尼控制算法简单且效果优异，该算法使机车车辆车体的振动能得到较好的抑制，可以有效提升列车运行平稳性，改善旅客乘坐质量，但会加剧转向架及轮对的振动。

4、地棚阻尼控制原理与天棚阻尼控制原理类似，地棚阻尼控制可以有效抑制构架的振动，提升列车运行的安全性，但这是需要牺牲列车平稳性为代价的。天棚阻尼控制和地棚阻尼控制在控制效果上存在一定的互补性。

5、虚拟惯性阻尼控制对于中频段振动的抑制效果较好，对于受到瞬时气动冲击的列车控制效果较好，可以很好地衰减气动载荷产生的振动，提升旅客乘坐舒适度。

技术实现思路

1、本发明的目的是要提供一种升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法。升力协同高速列车在实际运行中会遇到的不同工况，为使高速列车在不同坏境下具有较佳的动力学性能，采用该综合控制策略，并实现控制算法的实时切换。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、本发明包括状态预警系统、车辆gps定位、传感器，所述状态预警系统、车辆gps定位、传感器均搭载于高速列车上，用于自动识别列出的工况；

4、明线横风工况下，传感器检测车体横向加速度超过阈值时，状态预警系统采用横向开关型混合阻尼控制算法进行横向半主动控制；

5、明线无风工况下，状态预警系统采用垂向开关型天棚阻尼控制算法以改善垂向平稳性为主进行半主动控制；

6、明线会车工况下：通过gps定位来将列车位置实时传送至需要进行半主动控制的列车，当列车发生交会，状态预警系统采用横向虚拟惯性阻尼控制算法进行半主动控制；

7、隧道通过工况下：通过gps定位来将列车位置实时传送至需要进行半主动控制的列车，当列车过隧道时，状态预警系统采用垂向虚拟惯性阻尼控制算法进行半主动控制。

8、本发明的有益效果是：

9、本发明是一种升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法，与现有技术相比，本发明根据不同控制算法的特点和不同控制算法的仿真分析，得出天棚阻尼控制算法对于低频段振动的抑制效果较好，天棚–地棚混合阻尼控制算法可有效减小轮轨横向力，虚拟惯性阻尼控制对于中频段振动的抑制效果较好。面对列车在不同工况下表现出的动力学特性，采用该综合控制策略，综合了不同方法的优势，使得有益效果最大化。遇到不同工况，列车进行不同算法的及时切换，可以提升列车的动力学性能，既保证了加入气动翼带来的有益效果，又缓解了加入气动翼后带来的动力学性能恶化问题。

技术特征：

1.一种升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法，其特征在于：包括状态预警系统、车辆gps定位、传感器，所述状态预警系统、车辆gps定位、传感器均搭载于高速列车上，用于自动识别列出的工况；

2.根据权利要求1所述的升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法，其特征在于：所述垂向开关型天棚阻尼控制算法为：

3.根据权利要求2所述的升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法，其特征在于：所述横向开关型混合阻尼控制算法为：

4.根据权利要求3所述的升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法，其特征在于：横向虚拟惯性阻尼控制算法和垂向虚拟惯性阻尼控制算法均为：

技术总结本发明公开了一种升力协同高速列车悬挂半主动综合控制方法，包括状态预警系统、车辆GPS定位、传感器，所述状态预警系统、车辆GPS定位、传感器均搭载于高速列车上，用于自动识别列出的工况；本发明在列车运行的不同工况下，采用较优的控制算法，并依据工况不同，进行控制算法的实时切换，从而优化升力协同高速列车的动力学性能。即列车在明线无风、明线横风、明线会车和隧道通过工况下运行时，分别采用垂向开关型天棚阻尼控制算法、横向开关型混合阻尼控制算法、横向虚拟惯性阻尼控制算法与垂向虚拟惯性阻尼控制算法对减速器进行半主动控制。技术研发人员：丁建明,刘伟渭,郭世伟,王建强,任正晖,刘生龙受保护的技术使用者：西南交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5