【導(dǎo)讀】性作用的一種非金屬?gòu)椈?。它具有?yōu)良的彈性特性，并且可以通過(guò)高度閥的作用。統(tǒng)的動(dòng)力性能，提高旅客運(yùn)行舒適度。因此在干線高速鐵道車輛轉(zhuǎn)向架和城市軌。道交通車輛轉(zhuǎn)向架中均日益廣泛地采用空氣彈簧作為二系懸掛裝置。若空氣彈簧橫向跨距小，還包括抗側(cè)滾穩(wěn)定裝置，歐洲模式空氣懸。掛系統(tǒng)一般采用油壓減振器而不采用節(jié)流裝置。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委交運(yùn)。民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。尚有許多技術(shù)問(wèn)題有待解決，急需研制出可替代進(jìn)口產(chǎn)品的空氣彈簧懸掛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)。四方車輛研究所圍繞軌道車輛用空氣彈簧懸掛系統(tǒng)已進(jìn)行了大。和試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果盡可能比較接近。雜的空氣彈簧動(dòng)力學(xué)模型的應(yīng)用將增加仿真結(jié)果的正確性。參數(shù)設(shè)置對(duì)整車曲線通過(guò)安全性能的影響。車輛的安全造成較大的影響。彈簧無(wú)氣時(shí)，輪重減載率均很大，接近所允許的最低值，具有脫軌的危險(xiǎn)。數(shù)，達(dá)到降低輪重減載率的目的，從而大大提高了車輛通過(guò)曲線的性能。

　　

【正文】 展的一個(gè)重要時(shí)期，使鐵路運(yùn)輸能力能夠滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要?？諝鈴椈蓱覓煜到y(tǒng)作為軌道車輛關(guān)鍵的舒適性設(shè)備，目前雖然已在我國(guó) 160km/h 鐵路客車上獲得了廣泛應(yīng)用，但在高速列車上的應(yīng)用尚有許多技術(shù)問(wèn)題有待解決，急需研制出可替代進(jìn)口產(chǎn)品的空氣彈簧懸掛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)。四方車輛研究所圍繞軌道車輛用空氣彈簧懸掛系統(tǒng)已進(jìn)行了大量的研究工作，研制的 SYS 系列空氣彈簧產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于我國(guó)鐵路提速客車及城市軌道交通車輛，具備相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。 在對(duì)裝 用空氣彈簧的車輛進(jìn)行動(dòng)力學(xué)性能分析時(shí)，受分析條件和手段的限制，一般把空氣彈簧處理成線性彈簧和線性阻尼的串、并聯(lián)組合，不能反映空氣彈簧真實(shí)的非線性特點(diǎn)，也不能反映空氣容積、壓力、溫度和節(jié)流孔阻尼值實(shí)際情況的變化，直接導(dǎo)致了對(duì)車輛性能分析時(shí)的誤差。而現(xiàn)代鐵路技術(shù)需要高精度的車輛系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)仿真以及計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果盡可能比較接近。因此車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真結(jié)果的質(zhì)量越來(lái)越依賴于車輛部件模型的真實(shí)程度，這意味著非線性單元的線性化將不能保證獲得滿意的仿真結(jié)果，特別是在客車車輛系統(tǒng)中，空氣彈簧得到廣泛的應(yīng)用，更 加復(fù)雜的空氣彈簧動(dòng)力學(xué)模型的應(yīng)用將增加仿真結(jié)果的正確性。 本文首先建立了空氣懸掛系統(tǒng)的垂向、水平方向以及空氣彈簧無(wú)氣狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)于垂向模型創(chuàng)造性地采用模塊化建模方式，建立了空氣彈簧本體、附加氣室、節(jié)流裝置、連接管路、高度閥、差壓閥等子模塊的力學(xué)方程和基于 SIMULINK 的仿真模型，在此基礎(chǔ)上討論了幾種典型非耦合空氣彈簧的模型特點(diǎn)，其中空氣彈簧 節(jié)流閥 附加氣室模型以及考慮緩沖彈簧預(yù)緊力、不感帶、飽和特性、單向阻尼特性以及流量非線性特性影響的高度閥模型均是首創(chuàng)，并首次建立了考慮漏泄的耦合空氣彈簧的SIMULINK 仿真模型；水平方向的模型采用試驗(yàn)剛度；最后首次研究了無(wú)氣狀態(tài)的空氣彈簧動(dòng)力學(xué)模型，垂向利用應(yīng)急彈簧的載荷一位移曲線進(jìn)行插值求得垂向作用力，而水平方向則建立了考慮動(dòng)態(tài)法向力變化的二維摩擦副模型。因此鐵道車輛空氣彈簧在應(yīng)用過(guò)程中的各種工作狀況在本文基本上都可找到對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，這些動(dòng)力學(xué)模型的建立為下一步的整車垂向動(dòng)力學(xué)和通過(guò)曲線性能的分析奠定了基礎(chǔ)。 運(yùn)用基于 SIMULINK 所建立的整車垂向動(dòng)力學(xué)模型，探討了幾種非典型耦合動(dòng)力學(xué)模型中哪個(gè)模型更能真實(shí)反映空氣彈簧的作用，并將幾個(gè)模型的仿真 結(jié)果與試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，得出固定節(jié)流孔的非線性模型 3 與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致，傳統(tǒng)的線性模型 1和固定節(jié)流孔的線性化模型 2均存在一定的誤差，因此這兩種線性模型無(wú)法替代模型 3，更無(wú)法替代節(jié)流閥模型 4和帶有連接管路的模型 5。在實(shí)測(cè)路譜的激勵(lì)下這種誤差更為明顯，在高速下甚至可能得到錯(cuò)誤的結(jié)論，同時(shí)可以得出采用節(jié)流閥對(duì)于車輛性能的改進(jìn)具有重要的意義，因此本文研究的模型 5對(duì)于提高整車垂向動(dòng)力學(xué)分析的精度具有現(xiàn)實(shí)意義。 在車輛通過(guò)曲線性能的分析中，采用傳統(tǒng)的線性模型忽略了高度閥和差壓閥的影響，因此高度 閥的控制方式與差壓閥的參數(shù)設(shè)置缺乏理論依據(jù)，只能借鑒國(guó)外的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)或由供應(yīng)商來(lái)提供，而這些參數(shù)的設(shè)置對(duì)車輛的安全性卻有重要的影響，本文利用耦合空氣彈簧動(dòng)力學(xué)模型研究了空氣懸掛系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置對(duì)整車曲線通過(guò)安全性能的影響。此外本文還首次研究了高度閥的控制方式、簧上載荷、空氣彈簧漏泄量、列車速度以及無(wú)氣狀態(tài)對(duì)整車通過(guò)曲線安全性能的影響，通過(guò)分析可以看出，若采用傳統(tǒng)的線性模型將導(dǎo)致空氣彈簧動(dòng)行程、車體側(cè)滾角以及出口過(guò)渡曲線輪重減載率的增大。增加差壓閥壓差，具有增加懸掛抗側(cè)傾的作用，但導(dǎo)致入口過(guò)渡曲線的壓差系數(shù)和輪重減 載率增加。高度閥的控制方式對(duì)整車通過(guò)曲線性能的影響較為復(fù)雜，較為理想的控制方式是前 3點(diǎn)控制，該控制方式不僅可有效地降低空氣彈簧變形、車體的側(cè)滾角、對(duì)角壓差系數(shù)以及輪重減載率，而且也降低了空氣的消耗?？諝鈴椈傻穆┬沽坎淮髸r(shí)對(duì)車輛的曲線通過(guò)性能影響不大，但當(dāng)漏泄量與高度閥的進(jìn)氣量接近時(shí)，則惡化車輛曲線通過(guò)性能。在運(yùn)行速度達(dá)到平衡速度之前，隨著車輛運(yùn)行速度的降低，車輛輪重減載率逐漸增大，在運(yùn)行速度為 Skm/h 時(shí)，輪重減載率約為 ，因此可以預(yù)測(cè)當(dāng)車輛在過(guò)渡曲線停車啟動(dòng)時(shí)，輪重減載率很高，可能極為接近允許值 ，對(duì)車輛的安全造成較大的影響。若前后轉(zhuǎn)向架 4個(gè)空氣彈簧均無(wú)氣或后轉(zhuǎn)向架空氣彈簧無(wú)氣時(shí)，輪重減載率均很大，接近所允許的最低值 ，具有脫軌的危險(xiǎn)。前轉(zhuǎn)向架空氣彈簧無(wú)氣時(shí)，只是造成直線段的橡膠堆摩擦力矩較大，對(duì)車輛通過(guò)曲線性能影響不大。文章提出了較為理想的方案：將前后轉(zhuǎn)向架的空氣彈簧通過(guò)一連接管路連接起來(lái)，保證車輛單側(cè)空氣彈簧的壓力相等，從而降低對(duì)角壓差系數(shù)，達(dá)到降低輪重減載率的目的，從而大大提高了車輛通過(guò)曲線的性能。 空氣彈簧是在柔性密閉容器中加入壓力空氣，利用空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈性作用的一種非金屬?gòu)椈?。?具有優(yōu)良的彈性特性，并且可以通過(guò)高度閥的作用使車體在任何載荷下的高度保持不變，用在車輛懸掛裝置中可以大大改善車輛系統(tǒng)的動(dòng)力性能，提高旅客運(yùn)行舒適度。因此在干線高速鐵道車輛轉(zhuǎn)向架和城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架中均日益廣泛地采用空氣彈簧作為二系懸掛裝置?？諝鈶覓煜到y(tǒng)主要由以下幾部分組成：空氣彈簧、附加氣室、節(jié)流裝置、高度控制裝置以及差壓閥組成。若空氣彈簧橫向跨距小，還包括抗側(cè)滾穩(wěn)定裝置，歐洲模式空氣懸掛系統(tǒng)一般采用油壓減振器而不采用節(jié)流裝置。 根據(jù)國(guó)家發(fā)改委交運(yùn) [2020]159 號(hào)文《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，以及鐵道 部關(guān)于跨越式發(fā)展的要求，未來(lái) 15 年將是我國(guó)鐵路高速化發(fā)展的一個(gè)重要時(shí)期，使鐵路運(yùn)輸能力能夠滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要?？諝鈴椈蓱覓煜到y(tǒng)作為軌道車輛關(guān)鍵的舒適性設(shè)備，目前雖然已在我國(guó) 160km/h 鐵路客車上獲得了廣泛應(yīng)用，但在高速列車上的應(yīng)用尚有許多技術(shù)問(wèn)題有待解決，急需研制出可替代進(jìn)口產(chǎn)品的空氣彈簧懸掛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)。四方車輛研究所圍繞軌道車輛用空氣彈簧懸掛系統(tǒng)已進(jìn)行了大量的研究工作，研制的 SYS 系列空氣彈簧產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于我國(guó)鐵路提速客車及城市軌道交通車輛，具備相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。 在對(duì)裝用空氣彈簧的 車輛進(jìn)行動(dòng)力學(xué)性能分析時(shí)，受分析條件和手段的限制，一般把空氣彈簧處理成線性彈簧和線性阻尼的串、并聯(lián)組合，不能反映空氣彈簧真實(shí)的非線性特點(diǎn)，也不能反映空氣容積、壓力、溫度和節(jié)流孔阻尼值實(shí)際情況的變化，直接導(dǎo)致了對(duì)車輛性能分析時(shí)的誤差。而現(xiàn)代鐵路技術(shù)需要高精度的車輛系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)仿真以及計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果盡可能比較接近。因此車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真結(jié)果的質(zhì)量越來(lái)越依賴于車輛部件模型的真實(shí)程度，這意味著非線性單元的線性化將不能保證獲得滿意的仿真結(jié)果，特別是在客車車輛系統(tǒng)中，空氣彈簧得到廣泛的應(yīng)用，更加復(fù)雜的空氣 彈簧動(dòng)力學(xué)模型的應(yīng)用將增加仿真結(jié)果的正確性。 本文首先建立了空氣懸掛系統(tǒng)的垂向、水平方向以及空氣彈簧無(wú)氣狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)于垂向模型創(chuàng)造性地采用模塊化建模方式，建立了空氣彈簧本體、附加氣室、節(jié)流裝置、連接管路、高度閥、差壓閥等子模塊的力學(xué)方程和基于 SIMULINK 的仿真模型，在此基礎(chǔ)上討論了幾種典型非耦合空氣彈簧的模型特點(diǎn)，其中空氣彈簧 節(jié)流閥 附加氣室模型以及考慮緩沖彈簧預(yù)緊力、不感帶、飽和特性、單向阻尼特性以及流量非線性特性影響的高度閥模型均是首創(chuàng)，并首次建立了考慮漏泄的耦合空氣彈簧的SIMULINK 仿真模型；水平方向的模型采用試驗(yàn)剛度；最后首次研究了無(wú)氣狀態(tài)的空氣彈簧動(dòng)力學(xué)模型，垂向利用應(yīng)急彈簧的載荷一位移曲線進(jìn)行插值求得垂向作用力，而水平方向則建立了考慮動(dòng)態(tài)法向力變化的二維摩擦副模型。因此鐵道車輛空氣彈簧在應(yīng)用過(guò)程中的各種工作狀況在本文基本上都可找到對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，這些動(dòng)力學(xué)模型的建立為下一步的整車垂向動(dòng)力學(xué)和通過(guò)曲線性能的分析奠定了基礎(chǔ)。 運(yùn)用基于 SIMULINK 所建立的整車垂向動(dòng)力學(xué)模型，探討了幾種非典型耦合動(dòng)力學(xué)模型中哪個(gè)模型更能真實(shí)反映空氣彈簧的作用，并將幾個(gè)模型的仿真結(jié)果與試驗(yàn)臺(tái) 的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，得出固定節(jié)流孔的非線性模型 3 與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致，傳統(tǒng)的線性模型 1和固定節(jié)流孔的線性化模型 2均存在一定的誤差，因此這兩種線性模型無(wú)法替代模型 3，更無(wú)法替代節(jié)流閥模型 4和帶有連接管路的模型 5。在實(shí)測(cè)路譜的激勵(lì)下這種誤差更為明顯，在高速下甚至可能得到錯(cuò)誤的結(jié)論，同時(shí)可以得出采用節(jié)流閥對(duì)于車輛性能的改進(jìn)具有重要的意義，因此本文研究的模型 5對(duì)于提高整車垂向動(dòng)力學(xué)分析的精度具有現(xiàn)實(shí)意義。 在車輛通過(guò)曲線性能的分析中，采用傳統(tǒng)的線性模型忽略了高度閥和差壓閥的影響，因此高度閥的控制方式 與差壓閥的參數(shù)設(shè)置缺乏理論依據(jù)，只能借鑒國(guó)外的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)或由供應(yīng)商來(lái)提供，而這些參數(shù)的設(shè)置對(duì)車輛的安全性卻有重要的影響，本文利用耦合空氣彈簧動(dòng)力學(xué)模型研究了空氣懸掛系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置對(duì)整車曲線通過(guò)安全性能的影響。此外本文還首次研究了高度閥的控制方式、簧上載荷、空氣彈簧漏泄量、列車速度以及無(wú)氣狀態(tài)對(duì)整車通過(guò)曲線安全性能的影響，通過(guò)分析可以看出，若采用傳統(tǒng)的線性模型將導(dǎo)致空氣彈簧動(dòng)行程、車體側(cè)滾角以及出口過(guò)渡曲線輪重減載率的增大。增加差壓閥壓差，具有增加懸掛抗側(cè)傾的作用，但導(dǎo)致入口過(guò)渡曲線的壓差系數(shù)和輪重減載率增加。高 度閥的控制方式對(duì)整車通過(guò)曲線性能的影響較為復(fù)雜，較為理想的控制方式是前 3點(diǎn)控制，該控制方式不僅可有效地降低空氣彈簧變形、車體的側(cè)滾角、對(duì)角壓差系數(shù)以及輪重減載率，而且也降低了空氣的消耗?？諝鈴椈傻穆┬沽坎淮髸r(shí)對(duì)車輛的曲線通過(guò)性能影響不大，但當(dāng)漏泄量與高度閥的進(jìn)氣量接近時(shí)，則惡化車輛曲線通過(guò)性能。在運(yùn)行速度達(dá)到平衡速度之前，隨著車輛運(yùn)行速度的降低，車輛輪重減載率逐漸增大，在運(yùn)行速度為 Skm/h 時(shí)，輪重減載率約為 ，因此可以預(yù)測(cè)當(dāng)車輛在過(guò)渡曲線停車啟動(dòng)時(shí)，輪重減載率很高，可能極為接近允許值 ，對(duì)車輛的安 全造成較大的影響。若前后轉(zhuǎn)向架 4個(gè)空氣彈簧均無(wú)氣或后轉(zhuǎn)向架空氣彈簧無(wú)氣時(shí)，輪重減載率均很大，接近所允許的最低值 ，具有脫軌的危險(xiǎn)。前轉(zhuǎn)向架空氣彈簧無(wú)氣時(shí)，只是造成直線段的橡膠堆摩擦力矩較大，對(duì)車輛通過(guò)曲線性能影響不大。文章提出了較為理想的方案：將前后轉(zhuǎn)向架的空氣彈簧通過(guò)一連接管路連接起來(lái)，保證車輛單側(cè)空氣彈簧的壓力相等，從而降低對(duì)角壓差系數(shù)，達(dá)到降低輪重減載率的目的，從而大大提高了車輛通過(guò)曲線的性能。 《《《特別提醒》》》：正文內(nèi)容由 PDF文件轉(zhuǎn)碼生成，如您電腦未有相應(yīng)轉(zhuǎn)換碼，則無(wú)法顯示正文內(nèi)容， 請(qǐng)您下載相應(yīng)軟件，下載地址為 。如還不能顯示，可以聯(lián)系我 q q 1627550258 ，提供原格式文檔。 垐垯櫃 換燙梯葺銠 ? endstream endobj 2 x滌 ?`U 39。閩 AZ箾 FTP 鈦 X飼 ?狛 ]P ?燚\? 琯嫼 b?袍 *﹁甒 ?]颙嫯 39。??4)=r宵 ?i?]j彺帖 B3锝檡骹 笪 yLrQ?0鯖 l壛枒 l壛枒 l壛枒 l 壛枒 l壛枒 l 壛枒 l壛枒 l 壛枒 l壛枒 l 壛枒 l壛枒 l 壛 渓 ?@擗?? € 綫 G劌 K 芿 ${` ? ? ~??Wa 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 皗 E|?pDb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳$[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb 癳 $[Fb癳 $[Fb 癳 $[F?責(zé)鯻 0 橔 C,f 薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵 秾腵薍秾腵 % ?秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍秾腵薍 G??螪 t俐 猻覎 ? 烰 :X=[勢(shì) } ) [趯飥 ?媂 ^s 劂/ x?矓 w豒庘 q?唙 ?鄰爖媧 \ㄤ A|Q 趗擓 蒚 ?緱 ^ ~鱔嗷 P?笄 nf( 鱂匧 叺 9 就菹 $