本发明专利技术涉及一种轨道车辆抗侧滚装置及其控制方法，其中轨道车辆抗侧滚装置包括两个抗侧滚作动器，两个抗侧滚作动器垂向对称布置在车体与构架之间，并且每一个抗侧滚作动器包括上部橡胶节点、下部橡胶节点、导向座、传力杆、防护罩、第一电磁铁和第二电磁铁，第一电磁铁和第二电磁铁的线圈分别通过电缆与控制主机连接；转角及加速度复合传感器通过信号线将检测信号传递给控制主机；控制主机根据检测信号控制抗侧滚作动器动作。在车辆出现大幅侧滚运动时，本发明专利技术的抗侧滚装置能够迅速介入，并提供与车辆横向加速度相匹配的抗侧滚能力；在车辆无侧滚运动时可以实现垂向完全柔性，避免构架的垂向振动通过抗侧滚装置传入车内，提高旅客乘坐舒适性。客乘坐舒适性。客乘坐舒适性。
【技术实现步骤摘要】
一种轨道车辆抗侧滚装置及其控制方法
[0001]本专利技术涉及轨道车辆
，特别是涉及一种轨道车辆抗侧滚装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]为了提高车辆的乘坐舒适性，高速动车组、地铁车辆以及普通客车普遍采用空气弹簧作为二系悬挂方式。但是，由于空气弹簧的水平刚度和垂向刚度较小，其能提供的车体相对于转向架的侧滚能力也较弱，当车辆受到的横向力较小时，仅靠二系弹簧系统可以保证车辆的抗侧滚能力和舒适性，但当车辆高速通过曲线时，由于线路超高及离心力的影响，车体相对于转向架的侧滚角度将明显增大，不利于车辆的运行平稳性和舒适性，因此采用空气弹簧的轨道车辆需要设置抗侧滚装置。现有的抗侧滚装置多为连杆扭臂加扭杆组成的抗侧滚扭杆，其工作原理为当车体侧滚时，水平放置的两个扭臂对于扭杆分别有一个相互反向的力与力矩的作用，使弹性扭杆承受扭矩而产生扭转弹性变形，扭杆弹簧的反力矩总是与车体产生侧滚角位移的方向相反，从而约束车体的侧滚运动；当左右弹簧为同向垂向位移时，两个扭臂只使扭杆产生同向的转动，而不产生扭杆弹簧作用，故不影响车体沉浮及点头运动。
[0003]现有的抗侧滚扭杆装置主要存在三方面不足：首先，为满足安全性，现有的抗侧滚扭杆通常按车辆可能受到的极限侧滚工况设计，对于车辆会车、进出隧道等横向力较小工况，车体侧滚角度较小，车辆不需要太大的抗侧滚能力，此时按极限侧滚工况设计的抗侧滚扭杆提供的抗侧滚响应过于猛烈，乘客将感受明显冲击，舒适性降低。其次，车辆高速通过曲线时，为平衡车辆受到的离心力，线路曲线将设置超高，由车辆与离心力相反方向的重力分力抵消部分离心力，但由于不同线路超高、曲线半径、车辆速度不同，车辆最终受到的横向合力不同，过大的横向合力导致乘客承受了较大的横向加速度，舒适性降低。最后，现有关于轨道车辆构架振动及噪声传递特性的研究结果(《运行状态下动车组构架传声载荷识别及振动传递分析》)表明，构架振动会通过抗侧滚扭杆传入车内，并在车辆客室内部引起高频振动及噪声，这也会使得车辆乘坐舒适性体验变差。
[0004]鉴于此，如何在车辆出现微幅侧滚运动时，使抗侧滚装置提供平稳的抗侧滚力；在车辆出现大幅侧滚运动时，使抗侧滚装置提供与车辆横向加速度相匹配的抗侧滚能力；在不需要抗侧滚装置作用时，避免高频振动通过抗侧滚装置传递至车上，进而提高车辆乘坐舒适性，是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
[0005]为解决现有技术中轨道车辆的抗侧滚装置存在的问题，本专利技术提供一种轨道车辆抗侧滚装置及其控制方法。通过实施本专利技术，当车辆出现微幅侧滚运动时，由车辆二系弹簧系统提供相对柔和的抗侧滚能力，避免采用传统抗侧滚装置的车辆侧滚瞬间承受较大横向冲击，导致乘坐舒适性变差；当车辆出现大幅侧滚运动时，抗侧滚装置能够迅速介入，并提
供与车辆横向加速度相匹配的抗侧滚能力，保证乘坐舒适性；当车辆无侧滚运动时，抗侧滚装置可以实现垂向完全柔性，使得来自构架的垂向振动不会通过抗侧滚装置传入车内，进而降低车体客室内的振动及噪声水平，提高旅客乘坐舒适性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采取如下的技术方案：
[0007]一种轨道车辆抗侧滚装置，包括抗侧滚作动器、转角及加速度复合传感器、控制主机；
[0008]两个所述抗侧滚作动器垂向对称布置，每一个所述抗侧滚作动器包括上部橡胶节点、下部橡胶节点、导向座、传力杆、防护罩、第一电磁铁和第二电磁铁，所述上部橡胶节点分别与车体及所述传力杆的顶端固定连接，所述传力杆通过所述防护罩上的导向座后底端与所述第一电磁铁固定连接，与所述第一电磁铁相对设置的所述第二电磁铁固定在所述防护罩的底部，所述下部橡胶节点分别与所述防护罩的底部及构架固定连接，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁的线圈分别通过电缆与所述控制主机连接；
[0009]用于检测车体当前的侧滚角度以及横向加速度的所述转角及加速度复合传感器设置在车体的横向中心，并且所述转角及加速度复合传感器通过信号线将检测信号传递给所述控制主机；
[0010]所述控制主机根据所述检测信号改变输出至各个电磁铁线圈的电流的方向及大小，控制各个电磁铁的电磁力方向以及大小，进而控制所述抗侧滚作动器动作。
[0011]同时，本专利技术还提出一种轨道车辆抗侧滚装置的控制方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一：所述控制主机获取所述转角及加速度复合传感器检测得到的车体当前侧滚角度γ
i
以及车体当前横向加速度a
i
，并将所述车体当前侧滚角度γ
i
与预设值γ
预设值
比较，若所述车体当前侧滚角度γ
i
小于等于所述预设值γ
预设值
，则执行步骤二；否则，执行步骤三；
[0013]步骤二：所述控制主机控制所述抗侧滚作动器不作用；
[0014]步骤三：所述控制主机根据所述车体当前横向加速度a
i
的大小及方向对所述抗侧滚作动器的力值进行修正，直至车体当前侧滚角度γ
i
满足0
°
≤γ
i
≤γ
预设值
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016](1)本专利技术解决了当车辆出现微幅侧滚运动时，采用传统抗侧滚装置的车辆侧滚瞬间承受较大横向冲击的问题，可以实现由车辆二系弹簧系统提供相对柔和的抗侧滚能力，提高乘坐舒适性；
[0017](2)本专利技术解决了当车辆出现大幅侧滚运动时，采用传统抗侧滚装置的车辆侧滚角度与横向力不匹配的问题，可以实现提供与车辆横向加速度相匹配的侧滚能力，从而进一步提高车辆乘坐舒适性；
[0018](3)本专利技术解决了当车辆无侧滚运动时，采用传统抗侧滚装置的车辆将来自构架的垂向振动传入车内的问题，可以实现抗侧滚装置垂向完全柔性，降低了车体客室内的振动及噪声水平，从而进一步提高车辆乘坐舒适性；
[0019](4)相比于传统金属抗侧滚扭杆，本专利技术的轨道车辆抗侧滚装置结构简单，取消了传统结构中的金属扭臂、扭杆、轴承等部件，极大降低了车下结构重量，有利于提高车辆动力学性能并降低车辆能耗；
[0020](5)相比于采用液压作动器提供抗侧滚力的扭杆装置，本专利技术避免了液压系统普
遍存在的密封可靠性不足(易漏油)、需要频繁维护以及增设液压系统(液压油、管路、液压缸等)之后导致的重量增加的缺点；更重要的是，当车辆无侧滚运动时，由于液体的不可压缩性，采用液压作动器(垂向刚度大)不可避免的会将构架振动传递至车上；
[0021](6)相比于采用气压作动器提供抗侧滚力的扭杆装置，本专利技术由电磁力驱动、响应迅速，避免了气压系统响应及反馈慢、对车辆侧滚运动调整不及时的问题；同时气压系统必须增设配套的空气管路、压缩机等部件，增加了结构的复杂性和重量；
[0022](7)相比于传统抗侧滚装置控制方法，本专利技术提供的控制方法彻底脱离刚性抗侧滚装置范畴，完全基于柔性抗侧滚装置设计，并可提供与车辆横向加速度相匹本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆抗侧滚装置，其特征在于，包括抗侧滚作动器(1)、转角及加速度复合传感器(2)、控制主机(3)；两个所述抗侧滚作动器(1)垂向对称布置，每一个所述抗侧滚作动器(1)包括上部橡胶节点(1
‑
1)、下部橡胶节点(1
‑
2)、导向座(1
‑
3)、传力杆(1
‑
4)、防护罩(1
‑
5)、第一电磁铁(1
‑
6)和第二电磁铁(1
‑
7)，所述上部橡胶节点(1
‑
1)分别与车体(4)及所述传力杆(1
‑
4)的顶端固定连接，所述传力杆(1
‑
4)通过所述防护罩(1
‑
5)上的导向座(1
‑
3)后底端与所述第一电磁铁(1
‑
6)固定连接，与所述第一电磁铁(1
‑
6)相对设置的所述第二电磁铁(1
‑
7)固定在所述防护罩(1
‑
5)的底部，所述下部橡胶节点(1
‑
2)分别与所述防护罩(1
‑
5)的底部及构架(5)固定连接，所述第一电磁铁(1
‑
6)和所述第二电磁铁(1
‑
7)的线圈分别通过电缆与所述控制主机(3)连接；用于检测车体(4)当前的侧滚角度以及横向加速度的所述转角及加速度复合传感器(2)设置在车体(4)的横向中心，并且所述转角及加速度复合传感器(2)通过信号线将检测信号传递给所述控制主机(3)；所述控制主机(3)根据所述检测信号改变输出至各个电磁铁线圈的电流的方向及大小，控制各个电磁铁的电磁力方向以及大小，进而控制所述抗侧滚作动器(1)动作。2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆抗侧滚装置，其特征在于，所述控制主机(3)设置在车辆电器柜中。3.一种如权利要求1或2所述的轨道车辆抗侧滚装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：所述控制主机(3)获取所述转角及加速度复合传感器(2)检测得到的车体当前侧滚角度γ
i
以及车体当前横向加速度a
i
，并将所述车体当前侧滚角度γ
i
与预设值γ
预设值
比较，若所述车体当前侧滚角度γ
i
小于等于所述预设值γ
预设值
，则执行步骤二；否则，执行步骤三；步骤二：所述控制主机(3)控制所述抗侧滚作动器(1)不作用；步骤三：所述控制主机(3)根据所述车体当前横向加速度a
i
的大小及方向对所述抗侧滚作动器(1)的力值进行修正，直至车体当前侧滚角度γ
i
满足0
...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩光旭，韩庆利，范军，苑师铭，陈卓，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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