并联互通液电馈能式主动径向转向架理论及试验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51675391
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As the artery of national economy, the railway transportation has stepped into the phase of high speed and heavy load, which proposes higher demand to the vehicle lateral and curly stability. The project thus works out a new type of active energy self-supply radial steering technology -- the parallel interconnection hydraulic-electric energy-harvesting active radial steering bogie system. It develops the research in terms of the coupling dynamic features of "machine-electro-hydraulic" in the parallel interconnection hydraulic-electric energy-harvesting suspension, the coupling scheme between radial steering driving force and rail track creeping force, and the effect of the driving force of motor on vehicle body motion. The project establishes a vehicle dynamics model and wheel-rail creep force model, combining with the simulation test of vehicle dynamics, the bench test of suspension system, and the loop testing of the steering driving motor hardware, and analyzes the transformation process of “energy-force” in the hydraulic electric energy-harvesting active steering bogie, in order to find out the optimal controlling method of radial steering driving force and construct a basic theory frame of the energy self-supply active radial steering bogie system. This new system can take the initiative to adjust status of wheels and rail wear, effectively optimize lateral and curly stability, and reduce wheel and rail wear, thus has a good practical value and further prospective in reducing the maintenance, increasing the speed and ensuring the ride and stability.
作为国民经济动脉的铁路运输系统进入了高速化与重载化的发展轨道,对车辆横向稳定性和曲线通过性提出了更高的要求。为此,本项目提出了一种新型的能量自供给主动径向转向技术——并联互通液电馈能式主动径向转向架系统。并且在并联互通液电馈能式悬架系统“机-电-液”耦合动力学特性、径向转向驱动力与轮轨间蠕滑力耦合机理、电机驱动力对车身运动状态的影响机理三方面开展研究工作。通过建立悬架、整车动力学模型和轮轨间蠕滑力模型,结合整车动力学仿真试验、悬架系统台架试验和转向电机硬件在环试验,分析该转向架系统“能量-力”的传递转化过程,探明径向转向驱动力优化控制方法,构建能量自供给主动径向转向架系统的基础理论体系。该转向架系统能够依据列车行驶状态主动调节轮对与轮轨的接触关系,有效优化车辆横向稳定性和曲线通过性,减少轮轨磨耗,对降低铁路运行维护成本,提高行车速度,增强行车平顺性和稳定性等方面具有重要意义和实用价值。

结项摘要

作为国民经济动脉的铁路运输系统进入了高速化与重载化的发展轨道,对车辆横向稳定性和曲线通过性提出了更高的要求。为此,本项目提出了一种新型的能量自供给主动径向转向技术——并联互通液电馈能式主动径向转向架系统。并且在并联互通液电馈能式悬架系统“机-电-液”耦合动力学特性、径向转向驱动力与轮轨间蠕滑力耦合机理、径向机构对车身运动状态的影响机理三方面开展研究工作。本项目基于悬架的工作原理,以美国轨道五级谱激励输入,得出蓄能器弹性力的在一定程度上表征了该悬架的刚度特性;该悬架的阻尼特性在第一共振频率附近和以下表现不如传统悬架,但随着频率增加,其加速度表现逐渐改善;互联的液电馈能减振器馈能效率约为四个单一液电馈能减振器馈能效率近两倍,平均功率达到了1.5KW,通过台架试验验证了仿真的正确性。本项目设计了一种新型主动径向转向架,并分析该转向架的径向机构运动学与轮对导向时轮轨蠕滑力原理,接着推导该径向作动器(径向转向驱动电机)的动力学以及模糊PID控制模型,最后结合动力学模型仿真分析研究径向转向驱动力与轮轨间蠕滑力耦合机理。得出结论:对比常规车辆,控制与作动器位移量匹配合适的径向转向驱动力,能够极大地降低轮轨间蠕滑力。本项目建立上文提出地主动径向转向架单节车辆刚柔体动力学模型,基于动力学与控制模型进行联合仿真研究主动径向机构在传力过程中对车身运动状态与动力学性能的影响,得出结论:对比常规车辆,主动径向机构并不会使车身运动状态变差,反而增强了车辆高速运行稳定性,提高了车辆乘坐舒适性。且车辆不易脱轨、倾覆,更改善了轮对的导向性能使车辆更容易通过曲线,经过试验验证了仿真结果的正确性。综上所述,采用本项目提出了一种新型的能量自供给主动径向转向技术,能够收集近1.5KW的轨道振动的能量;提高车辆高速运行稳定性与乘坐舒适性,使车辆不易脱轨、倾覆,能够大大地减少轮轨磨耗、减缓轮对损伤,提高轮对的使用寿命。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(3)
Modeling and Experiments of a Hydraulic Electromagnetic Energy-Harvesting Shock Absorber
液压电磁能量收集减震器的建模和实验
  • DOI:
    10.1109/tmech.2017.2760341
  • 发表时间:
    2017-12-01
  • 期刊:
    IEEE-ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Guo, Sijing;Xu, Lin;Zuo, Lei
  • 通讯作者:
    Zuo, Lei
Analysis of the prospective vibrational energy harvesting of heavy-duty truck suspensions: A simulation approach
重型卡车悬架的预期振动能量收集分析:模拟方法
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2019.02.060
  • 发表时间:
    2019-04-15
  • 期刊:
    ENERGY
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Abdelkareem, Mohamed A. A.;Xu, Lin;Bo, Yang
  • 通讯作者:
    Bo, Yang
Energy harvesting sensitivity analysis and assessment of the potential power and full car dynamics for different road modes
能量收集敏感性分析以及不同道路模式下的潜在功率和整车动力评估
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2018.03.009
  • 发表时间:
    2018-09-15
  • 期刊:
    MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Abdelkareem, Mohamed A. A.;Xu, Lin;Zou, Junyi
  • 通讯作者:
    Zou, Junyi
Design, Modeling, and Analysis of a Novel Hydraulic Energy-Regenerative Shock Absorber for Vehicle Suspension
新型车辆悬架液压能量再生减震器的设计、建模和分析
  • DOI:
    10.1155/2017/3186584
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    Shock and Vibration
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Zou Junyi;Guo Xuexun;Xu Lin;Tan Gangfeng;Zhang Chengcai;Zhang Jie
  • 通讯作者:
    Zhang Jie
Vibration energy harvesting in automotive suspension system: A detailed review
汽车悬架系统中的振动能量收集:详细回顾
  • DOI:
    10.1016/j.apenergy.2018.08.030
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    APPLIED ENERGY
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Abdelkareem, Mohamed A. A.;Xu, Lin;Zuo, Lei
  • 通讯作者:
    Zuo, Lei

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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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