面向铁路客车运行平稳性的悬架参数优化.docx

面向铁路客车运行平稳性的悬架参数优化 摘 要：铁道车辆的悬架参数对车辆的运行平稳性与乘坐舒适性具有重要影响。为了分析悬架系统对铁路车辆运行平稳性的影响，建立了考虑车辆一系悬挂和二系悬挂的六自由度垂向动力学模型。在此基础上，建立了以一系悬挂和二系悬挂的刚度和阻尼为优化设计变量的车辆悬架参数优化设计数学模型。采用坐标轮换法结合Matlab软件工具，对车辆悬架参数进行了优化设计计算。优化结果表明，优化后车辆的平稳性指标值均减小了20%以上，车辆的运行平稳性得到了较明显的改善。本文工作为铁路客车悬挂参数的合理选取提供了一种新的方法。关键词：铁路客车；运行平稳性；悬挂参数；优化中图分类号： 文献标识号： 文章编号：Suspension Parameter Optimization on Running Stationarity of Railway Passenger VehiclesAbstract：Suspension parameters of railway vehicles have an important influence to ride quality and ride comfort of vehicles. In order to analyze the influence of vehicle suspension system on ride quality of vehicles, a 6 freedom degree vertical dynamics model is established with primary and secondary suspension of vehicle. On this basis, the mathematic model of optimum design on vehicle suspension parameters is established considering stiffness and damping of primary and secondary suspension as optimum design variables. By coordinate rotation method combined with the Matlab software, vehicle suspension parameters are calculated and optimized. It is shown that ride quality index of the vehicle are decreased about 20%, ride quality of vehicles is obviously improved. The work finished in the paper provides a new method for the reasonable selection of vertical suspension parameters for railway passenger vehicles. Key words：Railway passenger vehicles; Ride quality; Suspension parameters; Optimization0前言随着铁路运输的快速发展，列车运行速度不断提高，人们对列车运行平稳性提出了更高的要求。悬架作为车辆的重要组成部分，其性能的好坏直接关系到车辆的运行平稳性，而合理的选择悬架参数对改善车辆运行平稳性有非常重要的意义。目前，国内外已经在悬架参数优化这一领域展开了相关的研究 [1~3]。为了实现铁路客车悬架参数的优化设计，需从优化设计目标、优化设计变量及约束条件三个方面构建悬架参数的优化设计模型，进而采用具体的优化设计方法完成优化设计计算。本文引入车辆6自由度的垂向动力学模型，以车体的垂向加速度均方根值作为优化目标，并选用一系悬挂的刚度和阻尼、二系悬挂的刚度和阻尼作为优化设计变量。采用Matlab编程对车辆悬架参数进行优化,从而为铁路客车垂向悬挂系统参数的选取提供依据。国外对铁道车辆动力学性能进行了大量的分析研究，最早对铁路客车进行舒适性研究的是德国的E?Sperling和法国的M?Maujin，后来英国的J?C?Loach在前人的研究基础上，将舒适度的研究发展到了一个相对比较完善的阶段。之后，Griffin就车辆振动对舒适性的影响进行了研究，RaoV?Dukkipati等人对非线性轨道货车的横向稳定性进行了分析， Hrovat D对悬架系统的发展做了调查并研究了参数最优控制分析方法，W.M.Jenkins通过遗传算法