日本振动控制技术的最新开发动向

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1、6国外铁道车辆第47卷第5期2010年9月文章编号：1002—7610(2010)05—0006—04日本振动控制技术的最新开发动向菅原能生(日)摘、要：介绍了已实用化的车辆振动控制技术，以及目前开发的技术概况及发展动向。关键词：振动控制技术；开发；日本中图分类号：U270．11文献标识码：BTheLatestDevelopmentTrendofVibrationControlTechnologyinJapan菅原能生(Japan)Abstract：Describedisthepracticalvehiclevibrationcon

2、troltechnologyaswellasthegeneralconditionsanddevelopmenttrendofthetechnologydevelopedatpresent．Keywords：vibrationcontroltechnology；development；Japan公司的500系新干线电动车组上，实际应用了世界首1概述创的横向振动控制装置。其振动控制方式大致分为半对于最新的铁道车辆而言，要求同时兼顾高速及主动悬挂装置与全主动悬挂装置2种类型。车内舒适度。影响乘坐舒适度的重要因素有振动、噪2．1半主动悬挂

3、装置声、温度、窗外景色的观赏、座席的舒适性等。在铁道本装置根据车体的振动，通过控制设置在车体一转工程领域，对主要由振动产生的感受(即舒适度)的评向架之间横向振动减振器的阻尼力，来降低车体的振价，称为“狭义乘坐舒适度”或“振动舒适度”。而乘客动。图1为本装置的基本结构。本装置由可变阻尼减的问卷调查结果是对列车舒适度评价的重要影响因素振器、加速度传感器、控制装置构成。以加速度传感器之一[。检测的信号为基础，控制减振器的阻尼力，从而降低车另一方面，为实现车辆的高速化，车辆振动有增加体的振动。的趋势。为同时兼顾高速化与乘坐舒适度，多数情况下

4、必须采取优于传统方式的有效的车辆减振对策，作为一种有效的手段是引进振动控制技术。本文围绕铁道车辆的振动控制技术，特别是近年来实用化技术及目前开发中已经在进行试验的技术，介绍其发展概况。2横向振动控制技术多数情况下，铁道车辆上的横向振动舒适度方面的问题比垂向振动舒适度方面的问题更为突出。因此，很早以来就开展了基于引进控制技术以降低车辆横向振动的研究和试验。而正式实施开发是在2O图1横向振动控制半主动悬挂装置的基本结构世纪9O年代。当时，为将新干线电动车组的运行速度提达或超过300km／h，进行了运行试验。从试验可JR西日本铁路公司50

5、0系新干线电动车组及JR知，在隧道内受空气动力作用的车体，沿横向产生较大东海公司、西日本铁路公司的700系新干线电动车组，的振动，进而使乘坐舒适度恶化。为降低该振动，正式其可变阻尼减振器正在采用“高速电磁阀切换方式”。实施了振动控制装置的研究开发[3]。JR西日本铁路该方式是在减振器上安装行程传感器，通过测试减振收稿日期：2010—03—08器的速度，进而调整减振器的阻尼系数，以控制减振器日本振动控制技术的最新开发动向菅原能生(日)7的阻尼力。架上安装2个横向振动减振器，其中1个减振器为变为降低成本及提高性能，开发了比例电磁卸载(安

6、阻尼减振器，另1个减振器为作动器。在控制振动时，全)阀方式。利用该方式无需采用行程传感器，可以连通过减小变阻尼减振器的阻尼力，以便利用作动器最续进行阻尼力控制。本方式除用于JR东日本公司E2大限度地获得减振控制效果。系1000型新干线电动车组的头车之外，在JR九州公司800系新干线所有电动车组、JR东海公司、西日本铁路公司300系新干线部分电动车组上均被采用。在JR东海公司313系电动车组5000型(图2)上也被采用[4]，应用范围正在由新干线扩大到既有线上I-。关于上述装置的结构及发展在文献[5]上有详细的记载。在JR东海公司、西

7、日本公司的N700系新干线电动车组上(图3)，除了对上述减振器等硬件设施改进外，通过切换隧道内与隧道外区间的控制参数，进行更精细的控制，以提高其控制性能[6]。在N700系与800系的所有车辆上，均安装了半主动悬挂装置。图4主动悬挂装置的基本结构主动悬挂装置成本通常高于半主动悬挂装置，且需要驱动力，但可以获得更好的减振效果。本装置开发阶段，车辆在隧道内运行时，其减振效果比预期的要低，成为待解决的课题。而通过切换隧道区间与非隧道区间的控制参数等方法，解决了该课题。JR东日本公司新干线E2系电动车组1000型的头车以及一等车上，气压作动

8、器方式的主动悬挂装置首次被实用化[8]。随后，即使在既有线上，小田急50000系特快电动图2JR东海公司313系电动车组5000型(图左侧为既有线车辆首次安装半主动车(观光车)的头车，以及JR东日本公司E259系特快悬挂装iD’型电动