一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置及控制方法，包括：车体和车体前后端的转向架，以及，主动控制处理器；加速度传感系统，设置在车体上，该加速度传感系统与主动控制处理器电性连接；抗蛇行减振系统，该抗蛇行减振系统设置在车体与转向架之间，并与主动控制处理器电性连接。本发明专利技术通过抗蛇行减振系统可以消除车体异常抖动现象，增加旅客舒适感，同时降低铁路运维成本。

An abnormal shaking device and control method of vehicle body based on anti hunting damper

【技术实现步骤摘要】
一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置及控制方法
本专利技术涉及一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置及控制方法。
技术介绍
国内高速动车组实际运营中，车辆运行安全性可以得到充分保证，在大部分运行线路和运行时间内均能保持非常优秀的运行品质。但在有些情况下，由于轮轨接触关系异常，也会出现某些异常振动。例如，动车组车轮需要周期性维护，一般动车组每运行15万公里～30万公里就会进行车轮廓形镟修，即把运行磨耗后的廓形重新镟修为初始设计廓形，保证轮轨接触关系正常。同样，高铁线路钢轨在一定周期内也需要打磨钢轨廓形。但是，某些情况下，如线路轨道廓形出现异常，动车组车轮处于维护周期后期时，此时轮轨关系匹配异常，转向架出现明显的蛇行周期性运动，运动频率在7～10Hz之间，因此会激发动车组车体低阶弹性模态，尤其是一阶菱形模态，因为一阶菱形模态频率在8～10Hz，此时动车组车体表现为明显的抖动，如果此时客室内座椅和行李架等结构存在装配缝隙，异常振动会导致这些结构自身或与其他车体结构存在相互摩擦或碰撞，产生明显的噪声，运行品质较差，而动车组车体是搭载乘客的直接结构，车体异常抖动时直接降低乘客的乘坐舒适性。因此，如何控制动车组车体异常抖动问题显得极为迫切。
技术实现思路
本申请提供一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置及控制方法，解决了现有技术中动车组车体抖动问题，实现了消除动车组车体抖动现象。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置，包括车体和车体前后端的转向架，以及，主动控制处理器；加速度传感系统，设置在车体上，该加速度传感系统与主动控制处理器电性连接；抗蛇行减振系统，该抗蛇行减振系统分别设置在车体前后端两侧与转向架之间，并与主动控制处理器电性连接。所述主动控制处理器包括数据采集模块、数据分析模块和数据阈值判断模块，所述数据采集模块分别与加速度传感系统和抗蛇行减振系统电性连接。所述加速度传感系统包括第一加速度传感器、第二加速度传感器和修正加速度传感器，所述第一加速度传感器设置在车体的左边梁纵向中部,第二加速度传感器设置在右边梁纵向中部，所述修正加速度传感器设置在车体一端的枕梁横向端部上，所述第一加速度传感器、第二加速度传感器和修正加速度传感器分别与主动控制处理器电性连接，所述第一加速度传感器、第二加速度传感器和修正加速度传感器分别测试车体的左边梁纵向中部、右边梁纵向中部和枕梁横向端部的垂向加速度和横向加速度。所述抗蛇行减振系统包括抗蛇行减振器、第一减振座和第二减振座，所述第一减振座与车体下表面通过螺栓连接，所述抗蛇行减振器一端与第一减振座铰接，所述第二减振座固定在转向架的构架下部外侧面，所述第二减振座位于第一减振座下侧方，所述抗蛇行减振器另一端与第二减振座铰接，所述抗蛇行减振器与主动控制处理器电性连接。一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动控制方法，包括上述所述的控制车体异常抖动装置，包括如下步骤；步骤一，主动控制处理器通过加速度传感系统实时采集左边梁中部、右边梁中部及枕梁三处的横向和垂向的六个振动加速度aL_Z(t)、aL_Y(t)、aR_Z(t)、aR_Y(t)、aB_Z(t)、aB_Y(t)，以及车体前后端两侧的四处抗蛇行减振器载荷Fksx_FL(t)、Fksx_FR(t)、Fksx_RL(t)、Fksx_RR(t)，Z和Y分别表示车体的垂向和横向，L、R代表左、右边梁测点，B代表枕梁修正加速度测点；ksx代表抗蛇行减振器，FL代表前转向架左侧，FR代表前转向架右侧，RL代表后转向架左侧，RR代表后转向架右侧，t表示时间，采样频率为fs，要求在100Hz及以上；步骤二，在步骤一的基础上，主动控制处理器将步骤一得到的实时数据处理并记录，然后根据主动控制处理器内预先设置的判断逻辑判定车体是否发生异常抖动现象，具体处理和判断流程为：数据预处理：每0.5s主动控制处理器进行1次数据处理，处理t-1时刻至t时刻之间长度为1s的加速度数据，即数据处理窗的大小为1s，窗的滑移为0.5s，定义该加速度数据为aL_Z(n)、aL_Y(n)、aR_Z(n)、aR_Y(n)、aB_Z(n)、aB_Y(n)，由于数据长度为1s，n值即为采样频率值，利用带通滤波器对加速度数据aL_Z(n)、aL_Y(n)、aR_Z(n)、aR_Y(n)、aB_Z(n)、aB_Y(n)进行5～12Hz带通滤波，得到滤波后的加速度数据为aL_Z_bp(n)、aL_Y_bp(n)、aR_Z_bp(n)、aR_Y_bp(n)、aB_Z_bp(n)、aB_Y_bp(n)；相位关系判定：以aL_Z_bp(n)、aR_Z_bp(n)为分析对象，计算车体左、右边梁垂向加速度平均斜率kZ，即：同理以aL_Y_bp(n)、aR_Y_bp(n)为分析对象，计算车体左、右边梁横向加速度平均斜率kY，即：满足kZ<0、kY>0时，则判定左、右边梁垂向振动反相位，横向振动同相位，停止判定，等待下一次0.5s判定；阈值判定：当满足相位判定kZ<0、kY>0，再进行阈值判定,分别对aL_Z_bp(n)、aR_Z_bp(n)、aL_Y_bp(n)、aR_Y_bp(n)、aB_Z_bp(n)、aB_Y_bp(n)进行峰谷值提取，然后对提取后的峰谷值取绝对值，计算峰谷值的绝对值的平均值，分别表示为aL_Z_bp_mean_peak、aL_Y_bp_mean_peak、aR_Z_bp_mean_peak、aR_Y_bp_mean_peak、aB_Z_bp_mean_peak、aB_Y_bp_mean_peak,如果同时满足如下六条判据，则判定车体发生异常抖动，否则停止处理，等待下一个0.5s进行数据处理，判据如下：当判定车体发生异常抖动时，通过主动控制处理器对抗蛇行减振器发出主动控制信号，控制信号为：提取t-1时刻至t时刻之间长度为1s的四处抗蛇行减振器载荷Fksx_FL(n)、Fksx_FR(n)、Fksx_RL(n)、Fksx_RR(n)，通过频域FFT分析获取四处抗蛇行减振器载荷主频fksx_FL、fksx_FR、fksx_RL、fksx_RR，通过获得的四个载荷主频fksx_FL、fksx_FR、fksx_RL、fksx_RR获得抗蛇行减振器载荷主频的平均值fksx，由于车体发生异常抖动时，前、后转向架蛇行运动反相位，为了抑制车体异常抖动，需要控制前、后转向架的蛇行运动为同相位，这需要使前转向架左、右抗蛇行减振器载荷均滞后90度，后转向架左、右抗蛇行减振器载荷均提前90度，具体操作为：求取滞后和提前时间τ，τ＝(1/fksx)×0.25s，则向抗蛇行减振器发出的主动控制载荷信号为Fksx_FL(t+τ)、Fksx_FR(t+τ)、Fksx_RL(t-τ)、Fksx_RR(t-τ)；步骤三，将步骤二发出的主动控制载荷信号分别发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置，其特征在于：包括车体(1)和车体前后端的转向架(2)，以及，/n主动控制处理器(3)；/n加速度传感系统，设置在车体(1)上，该加速度传感系统与主动控制处理器(3)电性连接；/n抗蛇行减振系统，该抗蛇行减振系统分别设置在车体(1)前后端两侧与转向架(2)之间，并与主动控制处理器(3)电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置，其特征在于：包括车体(1)和车体前后端的转向架(2)，以及，
主动控制处理器(3)；
加速度传感系统，设置在车体(1)上，该加速度传感系统与主动控制处理器(3)电性连接；
抗蛇行减振系统，该抗蛇行减振系统分别设置在车体(1)前后端两侧与转向架(2)之间，并与主动控制处理器(3)电性连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置，其特征在于：所述主动控制处理器(3)包括数据采集模块、数据分析模块和数据阈值判断模块，所述数据采集模块分别与加速度传感系统和抗蛇行减振系统电性连接。


3.根据权利要求1所述的一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置，其特征在于：所述加速度传感系统包括第一加速度传感器(4)、第二加速度传感器(5)和修正加速度传感器(9)，所述第一加速度传感器(4)设置在车体(1)的左边梁纵向中部,第二加速度传感器(5)设置在右边梁纵向中部，所述修正加速度传感器(9)设置在车体(1)一端的枕梁横向端部上，所述第一加速度传感器(4)、第二加速度传感器(5)和修正加速度传感器(9)分别与主动控制处理器电性连接，所述第一加速度传感器(4)、第二加速度传感器(5)和修正加速度传感器(9)分别测试车体(1)的左边梁纵向中部、右边梁纵向中部和枕梁横向端部的垂向加速度和横向加速度。


4.根据权利要求1所述的一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置，其特征在于：所述抗蛇行减振系统包括抗蛇行减振器(6)、第一减振座(7)和第二减振座(8)，所述第一减振座(7)与车体(1)下表面通过螺栓连接，所述抗蛇行减振器(6)一端与第一减振座(7)铰接，所述第二减振座(8)固定在转向架(2)的构架下部外侧面，所述第二减振座(8)位于第一减振座(7)下侧方，所述抗蛇行减振器(6)另一端与第二减振座(8)铰接，所述抗蛇行减振器(6)与主动控制处理器(3)电性连接。


5.一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动控制方法，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的控制车体异常抖动装置，包括如下步骤；
步骤一，主动控制处理器(3)通过加速度传感系统实时采集左边梁中部、右边梁中部及枕梁三处的横向和垂向的六个振动加速度aL_Z(t)、aL_Y(t)、aR_Z(t)、aR_Y(t)、aB_Z(t)、aB_Y(t)，以及车体(1)前后端两侧的四处抗蛇行减振器载荷Fksx_FL(t)、Fksx_FR(t)、Fksx_RL(t)、Fksx_RR(t)，Z和Y分别表示车体的垂向和横向，L、R代表左、右边梁测点，B代表枕梁修正加速度测点；ksx代表抗蛇行减振器，FL代表前转向架左侧，FR代表前转向架右侧，RL代表后转向架左侧，RR代表后转向架右侧，t表示时间，采样频率为fs，要求在100Hz及以上；
步骤二，在步骤一的基础上，主动控制处理器(3)将步骤一得到的实时数据处理并记录，然后根据主动控制处理器(3)内预先设置的判断逻辑判定车体(1)是否发生异常抖动现象，具体处理和判断流程为：
数据预处理：
每0.5s主动控制处理器进行1次数据处理，处理t-1时刻至t时刻之间长度为1s的加速度数据，即数据处理窗的大小为1s，窗的滑移为0.5s，定义该加速度数据为aL_Z(n)、aL_Y(n)、aR_Z(n)、aR_Y(n)、aB_Z(n)、aB_Y(n)，由于数据长度为1s，n值即为采样频率值，
利用带通滤波器对加速度数据aL_Z(n)、aL_...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凡松，吴昊，王勇，王帅，戴焕云，邬平波，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51