【正文】 半主動(dòng)懸掛的研究將繼續(xù)開展，但其研究成果主要不在于應(yīng)用，而在于它可以推動(dòng)其它新型結(jié)構(gòu)的、具有優(yōu)良懸掛性能的被動(dòng)懸掛元件的誕生和發(fā)展，如油氣懸架、近年德國(guó)contiTech公司的液壓彈簧專利技術(shù)等等。被動(dòng)懸掛從某種意義上來(lái)說(shuō)，是其他懸掛所不能替代的，從目前對(duì)懸掛系統(tǒng)的研究來(lái)看，被動(dòng)懸掛的研究和改進(jìn)仍然占重要的地位，從被動(dòng)懸掛理論、零部件的研制、傳統(tǒng)被動(dòng)懸掛的改進(jìn)、新型被動(dòng)懸掛的研究等，都正為車輛的進(jìn)步和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。被動(dòng)懸掛系統(tǒng)中的核心部分：液壓（油壓）減振器的研究也將是研究者們要繼續(xù)進(jìn)行的重要的研究工作。油壓減振器是一種液壓阻尼元件，它通過(guò)對(duì)液壓油的節(jié)流作用產(chǎn)生阻尼力、并以此吸收、轉(zhuǎn)化與之相連的機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)能量，從而減少振動(dòng)對(duì)車輛和旅客造成的不良影響。因?yàn)橛鸵旱目蓧嚎s性小、粘度較高，所以油壓減振器產(chǎn)生的阻尼作用主要是粘性阻尼力，它可以將車體的振動(dòng)沖擊動(dòng)能，大部分轉(zhuǎn)化為油的熱能，并迅速通過(guò)循環(huán)在環(huán)境中耗散。油壓減振器的阻尼力大，散熱性能好，不僅能用于小功率的場(chǎng)合，而且也能用于大功率的場(chǎng)合。它一般與彈簧配合使用，廣泛應(yīng)用于公路、鐵路車輛的減振系統(tǒng)中，起保護(hù)車輛設(shè)備、提高旅客乘坐舒適性的作用。它是車輛懸掛裝置中的重要元件。油壓減振器的分類：如果按拉、壓行程中的阻尼特點(diǎn)區(qū)分，可將油壓減振器分為單向和雙向兩大類；如果按安裝方式區(qū)分可將油壓減振器分為橫向和垂向兩大類它們分別被用來(lái)減緩車輛的橫向和垂向振動(dòng)。橫向和垂向油壓減振器雖然在阻尼性能上沒(méi)有區(qū)別，但由于橫向油壓減振器被橫向安裝，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在設(shè)計(jì)上一般與垂向減振器有所不同；如果按阻尼可控與否來(lái)區(qū)分，可將油壓減振器分為被動(dòng)式和可控阻尼式。我們通常所說(shuō)的油壓減振器均是指被動(dòng)式的。被動(dòng)式油壓減振器出廠或者被調(diào)節(jié)好后，其阻尼性能就是固定的，在車輛運(yùn)行中，其阻尼性能不能改變?？煽刈枘崾接蛪簻p振器，則可以在車輛運(yùn)行中接受控制器的指令，連續(xù)或者分級(jí)式地改變其阻尼性能，這種油壓減振器是半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)中的主要部件，結(jié)構(gòu)上比被動(dòng)式油壓減振器復(fù)雜，難維護(hù)。由于我國(guó)對(duì)線性油壓減振器的基礎(chǔ)模型、設(shè)計(jì)理論等研究很少，雖然有一定的制造、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，但沒(méi)有完全自主的設(shè)計(jì)能力。因此這一現(xiàn)狀導(dǎo)致了：現(xiàn)在我國(guó)絕大多數(shù)提速、準(zhǔn)高速客車上大量使用進(jìn)口油壓減振器，主要有荷蘭Koni，法國(guó)阿爾斯通的Dispen，德國(guó)的Sachs減振器。我國(guó)的減振器技術(shù)與國(guó)外減振器技術(shù)的差距：①.自廣深準(zhǔn)高速第一次開通，國(guó)產(chǎn)減振器產(chǎn)生漏油多年來(lái)，方方面面的努力與實(shí)踐已證明：在對(duì)減振器工作機(jī)理建立了深刻的理解后，解決漏油的工藝方案是豐富多彩的，并不非得采用某一工藝方案才解決問(wèn)題，它是幾個(gè)機(jī)理的協(xié)調(diào)、調(diào)整的結(jié)果。從部質(zhì)檢中心抽查信息看，我國(guó)鐵道車輛減振器漏油問(wèn)題正在成為過(guò)去，但這僅是防漏油技術(shù)攻關(guān)正在成為過(guò)去，從質(zhì)量保證體系來(lái)講不會(huì)有“過(guò)去”的。②.Alstom、Koni、Sachs公司的產(chǎn)品大批進(jìn)入中國(guó)前，本來(lái)是用多點(diǎn)測(cè)試作出廠檢驗(yàn)的?，F(xiàn)在為了適應(yīng)我國(guó)鐵路現(xiàn)狀，有的公司也“客隨主便”“入鄉(xiāng)隨俗”地開始產(chǎn)生提供單點(diǎn)測(cè)試結(jié)果適應(yīng)中國(guó)用戶了?，F(xiàn)在，為提升我國(guó)鐵道車輛減振器行業(yè)水平與門坎，推行減振器多點(diǎn)測(cè)試是勢(shì)在必行的。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)鐵路減振器廠家做得到生產(chǎn)的減振器性能可應(yīng)對(duì)多點(diǎn)測(cè)試考核，主要原因受制于J95及其派生試驗(yàn)臺(tái)性能的約束。因此，開發(fā)并設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，以滿足減振器多點(diǎn)測(cè)試的要求是很有必要的。③.三大跨國(guó)減振器專業(yè)公司的驕人業(yè)績(jī)是在與他們本國(guó)整車設(shè)計(jì)結(jié)合（相互調(diào)整）研制出高速列車，而成為高級(jí)減振器廠商的。我們國(guó)內(nèi)生產(chǎn)減振器也要做到減振器的性能要與車輛整車設(shè)計(jì)相匹配，同時(shí)，整車設(shè)計(jì)的理論，方法也需要突破。車與減振器兩者在新的高度上相互調(diào)整、協(xié)調(diào)而達(dá)到相配，以實(shí)現(xiàn)車速進(jìn)一步提高。而對(duì)油壓減振器功能的理解上要從以對(duì)運(yùn)動(dòng)提供阻尼為主，進(jìn)一步過(guò)渡到以耗散動(dòng)能為主上來(lái)；同時(shí)對(duì)減振器的考核指標(biāo)從阻力達(dá)標(biāo)過(guò)渡到耗散功率達(dá)標(biāo)上來(lái)。6. 半主動(dòng)懸掛的產(chǎn)業(yè)前景主動(dòng)懸掛的研究受到了人們的極大觀注，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、耗費(fèi)能量、安全可靠性低，使其在實(shí)用方面受到限制。為了解決這些問(wèn)題，主動(dòng)懸掛的研究主要朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、耗能小、重量輕、安全可靠的方向發(fā)展，為此寧可犧牲一些性能方面的要求，由此可見(jiàn)，半主動(dòng)懸掛具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，甚至有可能替代現(xiàn)有的被動(dòng)懸掛系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直在致力于研究出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)的半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)。在我國(guó)，隨著鐵道車輛運(yùn)行速度的提高，傳統(tǒng)的被動(dòng)懸掛將會(huì)滿足不了車輛高速運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性要求，在國(guó)外已經(jīng)有半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)應(yīng)用的先例，半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)必將也會(huì)應(yīng)用到我國(guó)鐵道車輛。西南交通大學(xué)王月明博士對(duì)半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的成本做出了初步的估計(jì)：半主動(dòng)懸掛的成本在很大程度上決定于可控阻尼器的成本，以磁流變阻尼器為例，單個(gè)阻尼器的成本控制在萬(wàn)元以下的水平是可以實(shí)現(xiàn)的，每套（可控阻尼器、傳感器、控制器）的總成本控制在二~四萬(wàn)元是可能的，相當(dāng)于國(guó)外每車兩套半主動(dòng)懸掛可控阻尼器及控制系統(tǒng)總價(jià)格的五~十分之一，這大致相當(dāng)于主動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)口作動(dòng)器的價(jià)格水平。這樣，就橫向半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)而言，每輛客車需要二套傳感器、二個(gè)可控阻尼器及其控制計(jì)算機(jī)，若總成本在8萬(wàn)元以下，則只占車輛造價(jià)的4%以下（每輛客車按230萬(wàn)元估算），總耗能只有100一200瓦，而控制效果能接近主動(dòng)懸掛的效果，優(yōu)勢(shì)是明顯的。若與提高線路等級(jí)或改造線路等工程投資比，效益是巨大的。可以說(shuō)，半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)在鐵道鐵道車輛方面有較大的發(fā)展?jié)摿?，值得進(jìn)行深入的研究，把具有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的產(chǎn)品盡早推向?qū)嵱谩?. 機(jī)遇和挑戰(zhàn)（1）.研究方向鐵路大發(fā)展的形勢(shì)，將給我們帶來(lái)機(jī)遇。就鐵道車輛懸掛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，鑒于我國(guó)鐵路車輛是中速、準(zhǔn)高速和高速車一起運(yùn)行的現(xiàn)狀，我們時(shí)代新材可以朝以下幾個(gè)方向做研究：①.針對(duì)我國(guó)現(xiàn)在鐵路車輛懸掛系統(tǒng)的現(xiàn)狀，開展對(duì)油壓減振器的開發(fā)和設(shè)計(jì)工作。對(duì)此，我們可以通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)油壓減振器的經(jīng)驗(yàn)，自主創(chuàng)新，并借鑒國(guó)外先進(jìn)的油壓減振器技術(shù)，最后制造出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適用于我國(guó)鐵道車輛的油壓減振器。②.開展主動(dòng)、半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)研究，對(duì)主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)中的執(zhí)行器機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是對(duì)基于節(jié)流閥技術(shù)的連續(xù)可控阻尼油壓減振器和基于磁流變技術(shù)的磁流變液減振器展開研究工作。（2）.研究方法車輛懸掛系統(tǒng)的主要研究方法是：①.控制理論和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；②.虛擬仿真；③.實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)；④.試驗(yàn)車道路試驗(yàn)。（3）.優(yōu)勢(shì)鐵路高速化的發(fā)展，主動(dòng)、半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)必然會(huì)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵺`中高速運(yùn)行的列車。對(duì)于鐵道車輛懸掛系統(tǒng)的研究，時(shí)代新材具有一定的優(yōu)勢(shì)：①.時(shí)代新材經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，公司逐漸形成了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)（高分子材料金屬?gòu)?fù)合彈性元件的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)技術(shù)、高分子材料多元復(fù)合成型工藝及裝備技術(shù)、適用不同性能需求的高分子材料配方技術(shù)、減振性能檢測(cè)和可靠性研究技術(shù)），公司彈性元件以及空氣彈簧的開發(fā)能力在國(guó)內(nèi)處于一流的水平。鐵道車輛懸掛系統(tǒng)主要由彈性元件和阻尼元件構(gòu)成，公司在彈性元件方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是十分突出的。②.公司技術(shù)中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)室配備了全套的ANSYS、ABAQUS、IDEAS等大型有限元分析軟件、BUD專業(yè)空簧分析軟件及動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，配備了高性能的計(jì)算機(jī)圖形工作站關(guān)于車輛懸掛系統(tǒng)的研究，在國(guó)內(nèi)企業(yè)中率先進(jìn)行彈性元件結(jié)構(gòu)的有限元分析，能進(jìn)行機(jī)車車輛懸掛系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析及相關(guān)彈性元件的性能仿真分析；具有懸掛系統(tǒng)及相關(guān)彈性元件的原創(chuàng)設(shè)計(jì)能力，通過(guò)虛擬產(chǎn)品開發(fā)指導(dǎo)實(shí)物產(chǎn)品的研發(fā)，縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本，為新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品可靠性預(yù)測(cè)提供了有力的技術(shù)手段；公司通過(guò)加強(qiáng)與各主機(jī)廠及高校的交流與合作，正逐步提高系統(tǒng)分析能力。通過(guò)機(jī)車車輛整體動(dòng)力學(xué)分析，進(jìn)行整車懸掛參數(shù)的合理匹配及優(yōu)化設(shè)計(jì)。在車輛動(dòng)力學(xué)仿真方面，我們可以借助動(dòng)力學(xué)軟件（如ADAMS/Rail，MATLAB/Simulink等）模擬車輛動(dòng)力學(xué)行為，并作出車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和穩(wěn)定性的分析。在振動(dòng)噪聲分析技術(shù)方面，TMT具備了對(duì)軌道車輛、工程機(jī)械、汽車等領(lǐng)域的振動(dòng)噪聲測(cè)試分析和對(duì)減振降噪產(chǎn)品性能評(píng)估的能力。在環(huán)境噪聲控制方面，TMT具備了根據(jù)環(huán)境條件和噪聲特性進(jìn)行降噪材料的研究開發(fā)及其結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)，從而形成個(gè)性化的振動(dòng)噪聲控制技術(shù)。③.人力資源方面，時(shí)代新材有一大批高學(xué)歷的知識(shí)分子，還有一些曾經(jīng)從事過(guò)減振器的研究的領(lǐng)導(dǎo)和同事，他們是時(shí)代新材的寶貴的人力資源，是時(shí)代新材在減振器研究上的一個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)。④.時(shí)代新材和時(shí)代集團(tuán)內(nèi)兄弟公司的協(xié)作在推動(dòng)主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛的研究上也有很大的優(yōu)勢(shì)，南車時(shí)代電氣具有先進(jìn)的傳感器技術(shù)、控制技術(shù)等?，F(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，配合試驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)虛擬仿真以及實(shí)車試驗(yàn)，對(duì)鐵道車輛主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的控制理論將會(huì)越來(lái)越趨于成熟，一旦我們確定主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的控制策略，便可以通過(guò)和時(shí)代電氣的合作，制造出相對(duì)應(yīng)的控制器；時(shí)代裝備是鐵道部定點(diǎn)的油壓減振器生產(chǎn)廠家，具有多年的減振器研究、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。在車輛懸掛系統(tǒng)執(zhí)行元件的研究中，我們可以和時(shí)代裝備一起合作，借鑒他們的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)他們的技術(shù)，同時(shí)在吸收國(guó)外先進(jìn)的減振器設(shè)計(jì)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，最后開發(fā)并制造出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的油壓減振器，并在此基礎(chǔ)上，逐步完成可控阻尼液壓減振器的開發(fā)設(shè)計(jì)和試制。（4）.難點(diǎn)挑戰(zhàn)總是機(jī)遇與并存，對(duì)鐵道車輛半主動(dòng)懸掛的研究以及以后的實(shí)用化及產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，我們將會(huì)面臨一些難題：①.不論是油壓減振器還是可控阻尼液壓減振器的研究，國(guó)內(nèi)的研究起步都比國(guó)外晚，技術(shù)相對(duì)也不夠成熟，對(duì)液壓減振器基礎(chǔ)模型、設(shè)計(jì)理論等研究很少。我國(guó)絕大多數(shù)提速、準(zhǔn)高速客車上大量使用進(jìn)口油壓減振器，國(guó)內(nèi)的油壓減振器與國(guó)外的油壓減振器差距很大，要趕上國(guó)外先進(jìn)水平需要我們?cè)谟蛪簻p振器的研究和設(shè)計(jì)上做大量的工作。②.安全可靠性低是制約主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重要因素，鐵道車輛主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)在控制器失效時(shí)的安全可靠性還值得進(jìn)一步的研究，國(guó)內(nèi)有一些關(guān)于可控阻尼液壓減振器在控制系統(tǒng)失效后的減震性能的研究論文，大多局限在理論上，缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。開發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)用的可控阻尼液壓減振器，并且要滿足在控制系統(tǒng)失效后還具有優(yōu)秀的被動(dòng)減振性能，這將是今后對(duì)于主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)執(zhí)行元件研究工作的重中之重，也是技術(shù)難題。③.半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)是一個(gè)結(jié)合了機(jī)電液技術(shù)的復(fù)合的系統(tǒng)，控制策略和可控阻尼減振器的研究還主要通過(guò)虛擬仿真來(lái)完成，各種因素引起的時(shí)滯需要在阻尼器試驗(yàn)研究中才能確定。實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)是主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)研究工作的一個(gè)重要的組成部分，一旦減振器試制出來(lái)之后，首先面臨的問(wèn)題就是對(duì)減振器的性能進(jìn)行試驗(yàn)，時(shí)代新材沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，國(guó)內(nèi)擁有的鐵道車輛主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)架的單位也不多，而且國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的減振器試驗(yàn)臺(tái)在性能上與國(guó)外先進(jìn)的試驗(yàn)臺(tái)相比，存在很大的差距，不能適應(yīng)減振器的實(shí)驗(yàn)要求，在以后的研究工作中，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)以及進(jìn)行什么樣的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架試驗(yàn)將是我們面臨的一個(gè)難題。④.試制的減振器通過(guò)實(shí)驗(yàn)之后，將要進(jìn)行的是試驗(yàn)車道路試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證減振器在實(shí)車運(yùn)行中的性能，時(shí)代新材同樣不具備實(shí)車道路試驗(yàn)的條件，必須與各大主機(jī)廠合作來(lái)完成減振器的實(shí)車道路試驗(yàn)。8. 總結(jié)在我國(guó)，鐵路運(yùn)輸事業(yè)飛速發(fā)展，鐵道車輛運(yùn)行速度越來(lái)越快，半主動(dòng)懸掛通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)外界輸入，從而改善系統(tǒng)的性能，以接近被動(dòng)懸掛的造價(jià)和復(fù)雜程度來(lái)提供接近主動(dòng)懸掛的性能，它是車輛懸掛的主要發(fā)展方向。主動(dòng)/半主動(dòng)減振器產(chǎn)業(yè)化的時(shí)代也將會(huì)到來(lái)，在當(dāng)今國(guó)際和國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下，誰(shuí)掌握了技術(shù)、誰(shuí)的技術(shù)最全面最實(shí)用，就能控制市場(chǎng)，獲取豐厚的利潤(rùn)。時(shí)代新材在鐵道車輛主動(dòng)/半主動(dòng)懸掛的研究上有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也面臨一些困難。我們要樹立信心，抓住機(jī)遇，充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，克服一切困難，為時(shí)代新材在國(guó)內(nèi)外減振器市場(chǎng)占有一席之地做出最大的努力。參考文獻(xiàn)18 / 18