【博士】地铁转向架综合测试技术【2006】

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内容简介

　　学科专业：测试计量技术及仪器仪表　　授予学位：博士　　学位授予单位：南京理工大学　　学位年度： 2006年　　目前我国对地铁转向架的综合测试系统研究很少，大都靠国外引进，不仅费用昂贵，且使用不便，使地铁建设及运营成本大大增加，国家财力难以承受。因此研制符合中国国情的地铁车辆测控系统是摆在我们面前的极为重要的任务，这对降低地铁建设的投资成本，实现中国地铁的国产化有着积极的意义。为此本文从如下几个方面介绍了我国地铁转向架的综合测试系统的研制工作。　　1、为保证地铁高质量、高效能、高安全运营，世界各地地铁生产厂家都必须按行业标准对转向架进行考核，针对我国对地铁转向架的测试任务的需要，我们新研制了地铁转向架综合测试平台．测试方案为：在测试平台上，给轮对施加横向、垂向作动力，以仿真地铁车辆不同承载状况，在不同的加载压力下，测量转向架的力传递及变形，从而测算出地铁转向架承载参数值。针对地铁转向架综合测试平台电液伺服系统的控制需要，提出了一种新型自适应遗传算法(SAGA)，采用以基因为单位实施进化操作；利用适应度性能指标在当前生物种群内，进行适应度的排序，自适应给出交叉与变异概率，使交叉与变异过程更加合理，并补充了相角裕度作为适应度的罚函数，兼顾了系统的时域与鲁棒性的统一。实验证明：　　由该种GA算法获得的优化了的电液伺服系统PID控制参数，在实际应用中获得了满意结果。　　2、地铁转向架是地铁车辆的重要部件，其性能决定着地铁车辆运行的稳定性、安全性和舒适性，在装车前及使用期间必须进行承载试验。特别是近年来，地铁正向着高速、便捷、重载的方向发展，对地铁转向架的各项性能参数提出了更高的要求，本文根据地铁转向架的测试的需求，通过地铁转向架的综合测量机构，把安装在一系悬挂装置上的八个电感式位移传感器和四个应变片型悬臂梁式称重传感器的测量数据，换算成地铁转向架一系悬挂装置的横向、垂向刚度，采用D-S证据理论，进行刚度数据多传感器数据融合，实现了对地铁转向架的平稳度快速、准确地评估任务。为今后地铁可靠运行，提供了保障。同时也为其他地铁建设的专业技术人员提供了参考数据，如：列车通过直线的承载分析；列车通过曲线的速率分析；列车通过曲线时，道基的曲线半径分析；列车通过曲线时，内轨与外轨的高度差分析等，为地铁安全、高效地运营奠定了基础。　　3，在静态载荷下，地铁转向架H型梁、一系悬挂装置的变形，直接影响列车行驶的磨损情况，如果变形过大还会造成列车脱轨，为此在装车前及使用期间必须进行静态加载试验，以测定前后轮轴的平行度是否达标。由于直接测量前后轮轴的平行度难于实现，因此采用先测量四车轮轴部位的二维微小位移，通过建立平行度模型，间接获得轮对夹角、轮对问的最大距离和最小距离指标，以评估轮对的几何平行度参数。为了克服转向架在轮对点头或侧倾时的虚假几何平行，本文增加了四轮的垂向压力的测量，以间接获得轮对点头或侧倾参数。最后采用模糊综合评价理论，以轮对夹角、轮对间的最大距离和最小距离、点头和侧倾参数做因素集，以“优”、“良”、。中”、。合格”、“较差”、“差”、“极差”做备择集，通过模糊计算，获得具有工程实用价值的平行度指标。　　4、悬挂式地铁转向架中的二系悬挂装置也是保证列车安全、舒适运行的关键件。在列车高速运行时，为了降低车体的振动频率，本文给出了二系悬挂装置中的空气弹簧、圆柱形金属橡胶弹簧的刚度测试办法。为减小车体内未知应力的产生，给出了二系悬挂装置的高度差测试办法。使得地铁车辆的舒适性、安全性得到了保障。　　5、新研制的地铁转向架综合测试平台只能做静态测试。在文章的后面，还给出了一种无需校正位移传感器、压力传感器零点，只要动态测试位移响应的最大值、初值、终值与承重响应的初值、终值，即可获得一系悬挂装置阻尼比系数、刚度的动态测试方案，并用PXI-IOOOB型8槽机箱，内插PXI-6070E数据采集卡，应用图形化编程语言成功地实现了在施加激振作动力下，动态测量转向架轮对的四个垂向位移、四个横向位移和四个垂向压力的实验，可以实时获得地铁转向架四轮的阻尼比系数和刚度。为地铁转向架综合测试系统的改进奠定了基础。　　

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