高速铁道车辆悬挂系统参数化建模、优化与仿真分析.pdf

《高速铁道车辆悬挂系统参数化建模、优化与仿真分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、V01．11No．3第11卷第3期2013年9月动力学与控制学报1672-6553／2013／11(3)／257—7JOURNALOFDYNAMICSANDCONTROLSep2013高速铁道车辆悬挂系统参数化建模、优化与仿真分析术廖英英¨刘永强。杨绍普(1．石家庄铁道大学土木工程学院，石家庄050043)(2．石家庄铁道大学机械工程学院，石家庄050043)摘要为了协调高速铁道车辆的运动稳定性与曲线通过性能之间的矛盾，本文采用多目标优化方法对一种高速铁道车辆的关键悬挂参数进行了优化处理．采用多体动力学技术建立了某型高速铁道车辆62个自由度的动力学模型，模型考虑了轮轨接触几何非线性、轮轨

2、蠕滑非线性和阻尼非线性等．采用ADAMS—Matlab联合仿真对车辆悬挂系统进行参数化改造，使弹簧刚度和阻尼系数均可调．采用基于遗传算法的多目标优化方法对悬挂参数进行优化，使车辆模型能同时满足3种动力学指标．对比优化前后模型的动力学性能可以发现：模型的运动稳定性和曲线通过性能得到显著提高，虽然运行平稳性有小幅降低，但仍能保持在优良的工作状态．关键词参数化建模，多目标优化，悬挂系统，遗传算法DOI：10．6052／1672—6553．2013—039TTISIM，仿真计算了140km／h轨道车在弹性轨道引言结构上的整车动力学性能．刘永强利用高速铁道车辆最核心的部件是转向架，其中悬ADAMS

3、／Rail软件建立了6动2拖的300km／h速挂系统性能的好坏极大的影响着高速铁道车辆的度级高速动车组模型，对不同速度、不同线路状况、动力学性能．从目前的研究成果来看，铁道车辆的不同编组特点下车辆动力学性能进行了大量的仿横向稳定性和曲线通过性能是相互矛盾的，那么如真分析．He和Mcphee等人¨1。。利用AGEM多体动何找到最佳的悬挂匹配关系以同时保证铁道车辆力学软件建立了铁道车辆模型，与17个自由度线的运动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能就显得性铁道车辆模型的仿真结果进行了对比．尤其重要¨I4J．因此，采用传统的单目标优化手段Delorenzoll。。利用NUCARS动力学软件建立了一

4、种很难同时兼顾3种动力学性能．针对这一难点，本6轴货运机车模型，并进行了仿真分析．但在很多章拟采用近年来发展起来的多目标优化技术对悬多体动力学软件中，悬挂的刚度和阻尼系数只允许挂系统进行优化，使系统能同时保证铁道车辆的运设置为常数形式，而不能设置为变量，这就为参数动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能．的优化工作带来困难．如何对多体动力学模型进行目前采用多体动力学技术对高速铁道车辆进参数化处理是一个难点，同时也是目前研究的重行建模已成为一种趋势，这一方法可以允许模型含点．有大量的非线性因素，使得模型更加准确和接近实高速铁道车辆的主要动力学指标包括运动稳际，目前已取得了大量的研究成果．如刘志恒

5、采定性、运行平稳性和曲线通过性能，而运动稳定性用SIMPACK动力学软件建立了200km／h的C0一和曲线通过性能是一对矛盾．如何使车辆能同时满C0轴式高速机车模型，就轴向轴承间隙对机车运足3种动力学性能是目前的研究重点和难点．郝建动稳定性、横向动力学性能和曲线通过性能的影响华¨应用评价函数法对铁道客车的垂向悬挂系统进行了研究．王开云运用动力学仿真软件参数进行了多目标、多参数优化，目标函数是车体2012-07—14收到第1稿，2012~7—16收到修改稿．}国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB723301)、国家自然科学基金(11227201，11202141，11302

6、137，11172182)、铁道部重点项目(2011J013A)、河北省自然科学基金(A2013210013)和河北省教育厅项目(Z2011228)资助十通讯作者E-mail：sjzlyy820@163．eom258动力学与控制学报2013年第11卷的垂向振动位移和加速度值．HeYPl1叫在优化车架、摆臂式轴箱定位装置、一系悬挂、二系悬挂、牵辆主动控制参数时，同时把3种动力学性能指标按引拉杆、防侧滚扭杆等组成．转向架模型如图1所照不同的比例综合为一个目标函数．这样虽然将多示，悬挂系统的主要参数如表1所示．目标优化问题简化为单目标问题，但3者之问的比采用离散的轨道模型，轨道简化为刚体，考虑

7、了例系数如何确定又成了一个新的难题．本文拟从一钢轨质量．钢轨通过横向和垂向的弹簧一减振器与路个新的角度来分析和解决这一难题．基相连，轨道采用T60型钢轨．本文轨道不平顺激励本文拟采用ADAMS—Matlab联合仿真的方法采用德国高干扰谱和低干扰谱，分别适用于时速250建立高速铁道车辆悬挂系统参数化模型，并在此基～300km以下和300km以上的高速铁路．轨道线路础上利用基于遗传算法的多目标优化技术对模型分别设计直线和曲线两种．车辆首