【導讀】接影響到行車的安全性和舒適性。由于鐵路的提速和城市軌道交通的迅速。能滿足這種需求，這種狀況是由于減振器試驗設備落后造成的。制高速列車減振器試驗臺就具有十分重要的實際意義。由于電液比例控制技術性能介于伺服和開關之間。它具有廉價、節(jié)能、維護方便、較好的控制精度和響應特性等特點。本文對液壓減振器實驗臺。壓減振器實驗裝置進行系統(tǒng)設計。過去，由于列車運行的速度比較低，減振器的作用不太明顯，因此，人們對其沒有給予足夠的重視，所應用的減振器性能比較低。由于液壓減振器長期高速往復運動和處于高溫狀態(tài)，故密封圈易老化。客運專線時速達到200km以上。液壓減振器作為機車車輛走行機構的重要組成。因此，為保證行車安全應定期對液壓減。振器進行測試，并據其狀態(tài)進行必要的維修保養(yǎng)。性測試，并可同時測試四種不同的減振器。合格結論的情況發(fā)生。效率，另外還配備了用于橫向和抗蛇形運動減振器的實驗裝置。

　　

【正文】 1 1044F D p N??? ? ? ? ? ? F法蘭受力總和（ N）； d2封閉環(huán)內徑（ mm）；根據 液壓設計手冊 （液壓氣動用 O 型橡膠密封圈尺寸系列 GB/），采用 O 型橡膠密封圈尺寸為 d1=,橫截面直徑 d2= 21 632cp dd d mm? ? ? p系統(tǒng)工作壓力 (Pa)。 D0螺釘孔的分布圓直徑 (mm)。 dcp密封環(huán)的平均值徑 (mm)。 [σ ]法蘭材料的許用應力 (Pa) 液壓缸流量的確定 液壓缸 所需的最大流量 Qmax 按照液壓缸的最大工作速度 Vmax、有效工作面積 A 和液壓缸的容積效率η v 確定 2m a xm a x 0 . 1 / 0 . 0 6 3 3 . 1 4 3 8 9 . 5 /4 0 . 8 0vvA msq m L s? ? ??? ? ?? 得到液壓缸的功率 650 1 5 1 0 0 . 1 / 1 . 5 0 1 0P F v N m s W? ? ? ? ? ? ? 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設計 42 5 結論 液壓減振器是軌道交通車輛的重要部件，它的性能好壞直接關系到行車的舒適性和安全性。由于液壓減振器長期高速往復運動和處于高溫狀態(tài)，故密封圈易老化導致漏油，或者油液在高溫下碳化，二者都會改變阻尼系數，甚至使其失去減振作用。 比例閥性能介于伺服和開關之間， 電 液比例控制 廉價、節(jié) 能、維護方便、較好的控制精度和響應特性 。 本 液壓減振器 實驗臺 裝置 利用液壓缸直接驅動，簡化了傳動機構，提高了能量的利用效率，使設計計算的過程變的更加簡潔。結構設計采用 比例閥控制控制技術， 嚴密緊湊， 簡單實用，成本低，安全可靠 ，相信對城市軌道車輛液壓減振器的改進有所幫助。 然而，太多的不足希望老師不吝指正。 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設計 43 參考文獻 [1] 路甬祥，胡大宏，電液比例控制技術 , 機械工業(yè)出版社 , 北京，中國， 1988 [2] 黎啟柏，電液比例控制與數字控制系統(tǒng) , 機械工業(yè)出版社 , 北京，中國， 1997 [3] 吳根茂，邱敏秀，王慶豐“實用電液比例技術”，浙江大學出版社，杭州，中國，1993 [4] 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RaoBlackwellized粒子過濾的方法被用于參數判斷。采用電腦仿真進行評估和比較參數估算的表現與不同傳感器配置以及堅固性，不考慮任意軌道投入統(tǒng)計學中的不確定性。這個方法隨后通過實驗被實踐證實。真實的數據來源于 Coradia車組的 175 輛軌道車輛，每節(jié)車輛唯一的一個轉向架和車身上裝有傳感器，一些基本的結果便顯現了。 關鍵詞： 軌道車輛動力學模式，參數估算，狀態(tài)監(jiān)控， RaoBlackwellized 粒子過濾器， Kalman 延展過濾。 隨著軌道交通的使用增加，人們必須確保軌道交通整體服務質量以及運行的安全準時 。為了避免突然中斷，并將由此而產生的整個系統(tǒng)停止時間減到最小，以便滿足日益增長的成本，效率，軌道車輛的可靠性和安全性以及地鐵服務的需求，一種以狀態(tài)為基礎的（而不是以日歷為基礎的）上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設計 45 軌道車輛維護系統(tǒng)是相當理想的。本文里出現的研究是著名的 ERCIR 協(xié)會研究計劃的一部分，該協(xié)會由美國交通部建立，它致力于盡早發(fā)現故障或退化了的車輛 /鋼軌系統(tǒng)運作的不正常，提供引起故障和老化原因的詳盡細心以便維護。然而本文的中心將集中在軌道車輛動力學系統(tǒng)的狀態(tài)堅控上。 軌道車輛狀態(tài)監(jiān)控依靠傳統(tǒng)的信息傳輸和基礎知識技術，統(tǒng)計有限價值核算， PSD 分析，相關分析等等，在此沒有分析系統(tǒng)模型被采納，只能利用定性或者經驗系統(tǒng)系統(tǒng)知識。從另一方面而言，為軌道車輛動力系統(tǒng)建立特殊的技術模型將會有很好的發(fā)展。如果這種模型能充分利用優(yōu)先知識和主導信息，那么狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)工作上的改進確實存在很大可能。在這個領域某些工作已經開展起來了?；旧?，當建模技術被采納時， Li and Goodball(2021)雜志上這樣寫道，通過監(jiān)控來自卡爾曼過濾器的革新，車輛懸掛系統(tǒng)中突然或猛烈的故障就能被偵測出來，而卡爾曼過濾器是建立在車輛動力學模型上的。其實，在車輛動力學系統(tǒng)中通 過對關鍵物理參數的監(jiān)控或估算，象故障或者老化表現這類動向的偵測是能夠實現的。 本文將著重評估某些在車輛懸掛系統(tǒng)中決定車輛動力學模型的物理參數，從而能為故障或老化現象提供預警，或者為以狀態(tài)為基礎的維護提供信息支持。本文的其余部分是如下組織的。第二部分是將車輛動力學模型朝簡單化線形化發(fā)展，這取決于參數估算的表現。第三部分是簡單介紹本文中使用的建立在參數評估模式上的 RaoBlackwellized 粒子過濾器，那么仿真學也就發(fā)揮作用了。通過仿真和真實實驗數據得出的參數估算結果將出現在第四部分，并和第五部分中的結論 與未來工作方向進行比較。 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設計 46 系統(tǒng)描述 本文中，我們將對一組由阿爾斯通公司制造的 175 輛 Coradia 軌道車輛進行研究。一個軌道車輛的模型大致由車體和輪對組成。他們間靠一系列不同的懸掛單元和強制力連接，整體上展現出非線形特征。軌道車輛動力學行為的運作也是靠輪軌間機械接觸實現的，它取決于輪軌接觸點和車輪錐面的結合產生的蠕滑力。輪軌之間的滾動接觸產生蠕滑力，相當復雜，而且要依賴 “ 蠕滑 ” 概念，蠕滑現象是由接觸點上材料的彈性變形引起的。雖然非常復雜的非線形仿真模型通過使用微體仿真工具是可以得 到的，但是這些模型太復雜，因此有必要發(fā)展適當的簡單化模型，從而用于捕獲本質上與所考慮問題有關的動力學特征。 當前的工作是著重解決由橫向搖擺引起的車輛運行穩(wěn)定性問題，因此強調動力學模型設計是必要的。圖 1 展示了簡單化 Coradia 175 輛轉向架車輛的設計，包括其線形懸掛單元和可能有的傳感器結構。一半的而不是所有的車輛模型都是這樣設計的，因為通過軟性二級懸掛連接的 2 個轉向架之間的動力車鉤是很小的。輪對和轉向架每個都有 2 個自由度（橫向及偏轉），而且一半車輛車體模式只有橫向自由度。 動力學建模 這個方程描述 的是關于軌道車輛動力學運作的設計，它是把牛頓運動學應用到獨立車體和輪對后發(fā)展而來，圖 1 中寫出了一半在直線軌道運行上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設計 47 的車輛，其車體能夠推導出的所有運動方程。 其中 Yw1 和 Yw2 分別是動車和拖車橫向位移， Yb 和 Ybd 分別是轉向架和車輛車體橫向位移， Cw1 和 Cw2 分別是動車和拖車輪對的搖擺角度， Cb是轉向架的搖擺角度。 Yt1 和 Yt2 分別是動車和拖車車輪的橫向軌道位移輸入（軌道不規(guī)則），它代表軌道內部準線上的偏離。這寫方程中符號和微量差數值在附錄中給出。線形值被用于剛度，阻尼比和蠕滑度上。為了發(fā)展以建模為基礎的過濾器 以用于估算，從而導出狀態(tài)空間形式的車輛動力學模型設計。 最大值 A 能夠很容易地從（ 1）推導出， b 是有軌道橫向上的不規(guī)則引起的橫向上的速率，可能近似看成是 0，意味著白色高斯噪聲是變量Qb,其中 Ar 是軌道粗糙因數， v 是車輛向前的速度，它也可以被認為是激勵車輛動力學系統(tǒng)（ 2）的隨機輸入。 本征值分析的表現，以及每個相關模型的中決定車輛動力學的非阻尼自然周期和阻尼比率，都是建立在車輛動力學推導設計模型基礎上。其結果在表 1 中列出。我們可以看到例如輪對和轉向架這類主要動力學模型的振動頻率小于 40Hz，更有一種車體模型振動 頻率是小于 1Hz。這些信息將會對實驗中傳感器的選擇，真實實驗測量數據的預處理十分有用。表 1中的結果記錄是通過附錄中給出的線形微量參數值和車輛向前速度v=（車輛的設計時速）。 為了仿真研究，假想每輛車象表 1 所述安裝 5 個傳感器（ 1 個螺旋儀和 4 個加速器），他們可以測量 2 個車輪的橫向加速，轉向架的橫向加速和搖擺度以及車輛車體的橫向加速。由于這些車輛或是狀態(tài)變量或是狀態(tài)上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設計 48 變量的組合，因此給出如下方程： y=Hx+v 其中 y=(… ),v 代表測量噪聲矢量，測量最大值 H 很容易從系統(tǒng)最大值 A 獲取。 量估算策略 在這個設計的早期階段，故障模式，影響因素和臨界分析作為識別故障和給故障排列優(yōu)先級的工具被使用。其結果表明車輛的主要故障是車掄變形和懸掛連接問題（列如運行中阻尼器或者安全氣囊故障，車輪過熱等等）。因此，我們的集中注意力于車輪形狀和阻尼器，我們特別感興趣的是估算阻尼系數 Csy(2 級橫向阻尼器 )， Csay(2 級抗搖擺阻尼器 )以及車輛動力學模型（ 2）輪對上的等量圓錐度。因為在軌道車輛上，那些已經被認為是常見故障。 就象最后一部分所講，軌道車輛的動力學行為非常復雜，在獨立的車體和輪對間，在不同自由度上都存 在強烈的交叉耦合。它也可被描述成高尺寸狀態(tài)空間模型。對這樣一個系統(tǒng)中的特殊參量進行直接估算是不明確的。這個問題的結論涉及到參量和狀態(tài)估算的結合。通過對狀態(tài)因素和未知參數的討論發(fā)現這是個非線形難題。常規(guī)上講，在這樣一個系統(tǒng)中的參數估算是通過擴展卡爾曼過濾器基礎上的近似來運作的。然而我們早期的研究發(fā)現，以卡爾曼過濾器為基礎的和近代非卡爾曼過濾為基礎的近似都是考慮不充分的。因此，本文中采用了一種新發(fā)展起來的 RBPF 參數估算方法。 上海工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 電液比例控制軌道車輛液壓減振器實驗臺設計 49 粒子過濾起（也叫蒙特卡羅連續(xù)過濾器）是為實現普通非線形非高斯狀態(tài)估算的一種仿真方法。 它的目的是近似估算完整的狀態(tài)概率密度函數。這是只是為了是估算第一個新的中心矩，同樣也是為了 EKF 和 UKF服務。粒子過濾器的主要革新是通過一群叫做粒子的相互影響的點，來估計需要的而且往往是很復雜的概率密度函數，而不是通過狀態(tài)空間上的結構。其中粒子被認為是所需概率密度函數的實化和樣本。因此，這種方法對任何模型上的線性和高斯約束是不易的。隨著量度的可能，粒子過濾器將繁殖更新這些粒子，從而隨著粒子數量的增加，他們將對所需概率密度函數提高有效良好的近似。閱覽 Doucet, Freitas, and Gordon (2021) 和 Arulampalam, Maskell, Gordon, and Clapp (2021)后你就會對粒子過濾器規(guī)則的狀態(tài)運作有大概了解。 許多學者都在研究在普通非線性非高斯狀態(tài)空間模型中，利用粒子過濾器對狀態(tài)和參數進行同時估算的作用。這種想法類似雜志 Ljung and Soderstrom(1983)所述，為了擴大未知參數的狀態(tài)矢量，在擴大狀態(tài)空間模型的基礎上設計粒子過濾器來實現估算。象這樣直接使用粒子過濾器