铁路行业的栅电一傩化系统

《铁路行业的栅电一傩化系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、铁路行业的栅电一傩化系统摘要]机电一体化技术的快速发展，推动着社会工业技术不断进步，在铁路行业的应用也越来越广泛。本文就当前机电一体化如火如荼地发展，简述了机电一体化的内涵，列举了在铁路域内已成熟应用的机电一体化系统..摆式列车、主动悬挂以及独立车轮．井对发展前景进行了展望。　　关键词]机电一体化铁路摆式列车主动悬挂独立车轮引言随科学技术的高速发展，机电一体化系统在各个行业都得到广泛应用。在建筑领域，机电一体化系统用于电液自动控制的工程机器人，替代人工完成海底作业和有毒现场施工。在机械制造领域，机电一体化系统用于自动生产线的位置、速度与时间控制，用于加丁中心(数控机床)实现机械零

2、件的高精度自动加工，用于电液控制的机械手替代人工完成生产线上焊接、喷漆、装配等。在汽车工程车辆中，机电一体化系统用于机械伺服转向系统，用于汽车无人驾驶、自动换挡控制等。在军事工业中，机电一体化系统用于飞机的操纵系统、雷达跟踪和舰船的舵机装置、导弹的位置控制和发射架自动控制等l】I。那么，在当今快速发展的铁路领域，无论是轮轨交通系统中的高速动车组、准高速的大铁路车辆、负责货运的重载列车，还是无轨磁悬浮列车，均涉及了大量机电一体化设计。　　机电一体化名称是日本安川电机公司在..l9世纪..60年代末的商业注册时创用的，由机械学..echanic)词头和电子学(dectronics)词

3、尾组合而成..mehtois，成为一正式英文。目前已在世界范围内得到认同名词。机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统程技术。其中，机电一体化涵盖技术和产品两个方面，各种技术的

4、相互关系如1所示。机械一体化产品不仅是人类肢体的延伸，还是人类感官与头脑的延伸，具有智能化的特足机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。　　机电一体化在铁路车辆中的应用早在..18世纪，铁路开始之初，铁路车辆设计主要由机械工程师完成，并无电子学或反馈控制的引入。铁路行业属于成本密集型，轨道基础设施的铺造和维护、新车的研制与维修等都是大资金投入，都制约着铁路行业，让其谨慎前行。为提高铁路与其他交通模式的竞争力，铁路系统应逐步降低成本和能耗，这即意味着车辆应更加轻巧，机械结构更加简易。　　车辆转向架就已独立命名，但欧洲花了将近4O年才在公共铁路中使其规律化。自从..19世纪60年代

5、车辆动力学的出现，车辆悬挂系统的有效分析才算真正开始，计算机也越来越多地应用于完整车辆性能的分析和预测中，并在机械结构上获得了独特创新，如交叉支承、迫导向转向架和单轴转向架等。主动悬挂的到来，才真正预示着车辆设计进入机电一体化设计阶段口1。　　摆式列车摆式列车，是一种特殊主动二系悬挂实例，其倾摆机构是机电一体化的典型结构，是小半径曲线线路提速车辆的最佳选择，可使车辆在普通路轨上的弯曲路段高速驶过而无需减速。欧洲国家大部分都发展了此类车辆，意大利的Pendolino、瑞典的、西班牙的Talgo、德国动车组以及瑞士的SIG。　　摆式车辆通过曲线时，主动向曲线内侧倾斜，降低乘客所感受的

6、离心加速度。图..2是瑞典..ADtaz20车辆两侧空设计的X00车辆截面图，簧作为二系悬挂，安装于倾摆摇枕之上，通过倾斜摆杆与转向架连接，形成倾摆运动。倾斜摆杆能有效倾斜车体，且倾斜中心在车体地板面上。在欧洲，极力推荐采用机电作动器来取代早期使用的液压作动器。　　图3是意大利..Pendolino截面，由..Fiat提出，年用于瑞典，年用于英国。早期采用两钢弹簧作二系，液压作动器垂直安装于车辆中，受电弓通过一机械结构与转向架相连，以避免与车体一同倾斜而导致的弓网离线问题。在..SIG设计上，中间安装一个大囊式空簧作为二系，用环形滚轴梁取代机械倾摆杆，设计独立控制作动器对受电弓进

7、行倾摆补偿，作动器选择上主要采用快速响应的机电作动器..l。　　倾摆硬件机械结构在不断地改进，那么倾摆软件倾摆控制策略又是如何改变的呢?现代的控制理论发展都很成熟，关键在于软硬件与实际错综复杂T况的配合，尤其对于控制系统的输入提取。　　刚开始，采用最直观的控制方法，在车体上安装加速度传感器，计算横向加速度调节量，驱动同向的作动器，采用经典的负反馈逐步调节。但突然消失的横向加速度会使乘客感觉车辆存在运动问题，且倾摆机构在缓和曲线段反应慢。其后，则将加速度传感器装于不倾斜的结构转向架