基于电机主动架悬的高速列车转向架蛇行稳定性控制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905454
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The traction motor weight and traction power get increased with the train speed increasing. This raises the bogie weight between primary and secondary suspensions, and as a result reduces the bogie stability greatly. This has become a critical problem for the further speed increase and safe operation of trains. In the past, most works on the control of bogie hunting were focused on the methods of adjusting the primary and secondary suspension parameters. However, the requirement of suspension parameters is contradictive to the curve performance. In this project, the bogie-suspended traction motor is taken as the dynamic vibration absorber, and the non-linear dynamic system with the delayed feedback control of the active motor suspension is researched. Focused on the special self-excited vibration of the bogie hunting, the active control of its stability is studied. The theoretical analysis method is used to derive the optimal design formula of the ideal dynamic vibration absorber for this special self-excited vibration system, and the feedback control strategy to simulate the ideal vibration absorber is studied. Then the influence of feedback gain and time delay on the stability of the control system is analyzed, and the theory of active vibration absorption for bogie hunting is formed. Based on the proposed theory, the motor active suspension method is then established. The real-time compensation method of actuator delay and the adaptive control method of motor active suspension are designed. Finally, the numerical simulation of the electromechanical coupling dynamics and rolling vibration bench test for the high-dimensional and nonlinear high-speed trains are carried out to verify the effectiveness of theoretical research. The research of this project is expected to form a novel control method for hunting stability, which will provide guidance and technical support for the design of high-speed trains.
伴随列车高速化和牵引功率的提高,转向架簧间牵引电机质量不断增加,大大降低了转向架蛇行稳定性,这已成为列车进一步提速和安全运行亟待解决的关键问题。以往通过调整一二系被动悬挂来抑制转向架蛇行,但与曲线通过对悬挂参数要求相矛盾。本项目将电机作为动力吸振器,以时滞反馈控制下的电机主动架悬非线性动力系统为研究对象,针对转向架蛇行这一特殊自激振动现象,开展其运动稳定性的主动控制研究。通过理论分析,推导自激振动系统的理想动力吸振器最优参数公式,研究动力吸振器的反馈控制策略,分析反馈增益和时滞对蛇行稳定性的影响,形成转向架蛇行的主动动力吸振理论。在此基础上,设计作动器时滞实时补偿算法和电机主动架悬自适应调节算法,构建电机主动架悬控制方法。最后,开展高维、非线性高速列车机电耦合动力学数值仿真和整车台架滚振试验,进行理论研究验证。本项目将建立一种新颖的蛇行稳定性控制方法,为高速列车设计研发提供指导和技术支撑。

结项摘要

伴随列车高速化和牵引功率的提高,转向架簧间牵引电机质量不断增加,大大降低了转向架蛇行稳定性,这已成为列车进一步提速和安全运行亟待解决的关键问题。电机被动架悬转向架的电机悬挂频率无法跟随轮轨匹配等效锥度的变化而变化,所以对蛇行运动的动力吸振效果不佳。本项目提出电机主动架悬方法,通过主动调节电机悬挂参数,使电机横移频率跟随轮轨匹配等效锥度的变化而变化,从而时刻达到理想的动力吸振状态。首先,建立了电机架悬转向架动力学模型,研究了轮轨匹配等效锥度和转向架悬挂参数对电机最佳横移频率和阻尼比的影响,得到了自激振动系统理想动力吸振器最优参数与蛇行频率的映射关系。提出了动力吸振器的反馈控制策略,通过实时检测转向架蛇行频率,即可得到电机最佳横移频率,再结合电机和构架相对位移和速度信号,即可实现对电机架悬参数的自适应调节。为了补偿控制系统时滞的影响,还给出了时滞的实时补偿方法。接着,开展了高维、非线性高速列车机电耦合动力学数值仿真,分析电机主动架悬控制策略对动力学性能的影响,验证了控制方法的有效性。最后,还建立了主动控制系统硬件和软件平台,为试验研究提供了技术支撑。本项目提出的控制策略能够有效提升动车组的蛇行稳定性和运行平稳性,对曲线通过安全性的影响很小。作为一种新颖的蛇行稳定性控制方法,可为未来高速列车设计研发提供指导和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Comparison of the Maxwell model and a simplified physical model for a railway yaw damper in damping characteristics and vehicle stability assessment
铁路偏航阻尼器麦克斯韦模型与简化物理模型在阻尼特性和车辆稳定性评估方面的比较
  • DOI:
    10.1177/09544097211020582
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Caihong Huang;Jing Zeng
  • 通讯作者:
    Jing Zeng
A simplified yaw damper model for use in dynamics simulation
用于动力学仿真的简化偏航阻尼器模型
  • DOI:
    10.1007/978-3-030-38077-9_69
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Lecture Notes in Mechanical Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Caihong HUANG;Jing ZENG
  • 通讯作者:
    Jing ZENG
电机弹性架悬高速转向架蛇行频率跳变现象分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-8360.2021.10.003
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄彩虹;宋春元;范军;曾京
  • 通讯作者:
    曾京
高速列车抗蛇行减振器的简化物理参数模型
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-8360.2021.07.007
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄彩虹;曾京;宋春元
  • 通讯作者:
    宋春元
Suppression of the flexible carbody resonance due to bogie instability by using a DVA suspended on the bogie frame
通过使用悬挂在转向架框架上的 DVA 来抑制由于转向架不稳定而引起的柔性车体共振
  • DOI:
    10.1080/00423114.2021.1930071
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Vehicle System Dynamics
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Caihong Huang;Jing Zeng
  • 通讯作者:
    Jing Zeng

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其他文献

牵引拉杆纵向刚度对高速客车车体弹性振动的影响
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  • 期刊:
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  • 作者:
    黄彩虹;曾京;罗仁;吴会超;HUANG Cai-hong,ZENG Jing,LUO Ren,WU Hui-chao(Tract
  • 通讯作者:
    HUANG Cai-hong,ZENG Jing,LUO Ren,WU Hui-chao(Tract
当归多糖对人白血病干细胞体外增殖与体内移植模型的影响
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  • 作者:
    邓方芳;耿珊;姜蓉;汪子铃;肖含先之;齐嵘嘉;黄彩虹;曾娣;李赓;王璐;王亚平
  • 通讯作者:
    王亚平
基于约束阻尼层的高速客车车体弯曲振动的抑制
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    交通运输工程学报
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  • 作者:
    黄彩虹;曾京;HUANG Cai-hong,ZENG Jing(Traction Power State Key
  • 通讯作者:
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  • 作者:
    黄彩虹;符韵林;韦鹏练
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快速并行激光显微切割方法
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    仪器仪表学报
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  • 作者:
    黄彩虹;谢佳豪;易定容;康玉思;庄凤江
  • 通讯作者:
    庄凤江

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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