【博士】地鐵轉(zhuǎn)向架綜合測試技術【2006】

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　　學科專業(yè)：測試計量技術及儀器儀表　　授予學位：博士　　學位授予單位：南京理工大學　　學位年度： 2006年　　目前我國對地鐵轉(zhuǎn)向架的綜合測試系統(tǒng)研究很少，大都靠國外引進，不僅費用昂貴，且使用不便，使地鐵建設及運營成本大大增加，國家財力難以承受。因此研制符合中國國情的地鐵車輛測控系統(tǒng)是擺在我們面前的極為重要的任務，這對降低地鐵建設的投資成本，實現(xiàn)中國地鐵的國產(chǎn)化有著積極的意義。為此本文從如下幾個方面介紹了我國地鐵轉(zhuǎn)向架的綜合測試系統(tǒng)的研制工作?！　?、為保證地鐵高質(zhì)量、高效能、高安全運營，世界各地地鐵生產(chǎn)廠家都必須按行業(yè)標準對轉(zhuǎn)向架進行考核，針對我國對地鐵轉(zhuǎn)向架的測試任務的需要，我們新研制了地鐵轉(zhuǎn)向架綜合測試平臺．測試方案為：在測試平臺上，給輪對施加橫向、垂向作動力，以仿真地鐵車輛不同承載狀況，在不同的加載壓力下，測量轉(zhuǎn)向架的力傳遞及變形，從而測算出地鐵轉(zhuǎn)向架承載參數(shù)值。針對地鐵轉(zhuǎn)向架綜合測試平臺電液伺服系統(tǒng)的控制需要，提出了一種新型自適應遺傳算法(SAGA)，采用以基因為單位實施進化操作；利用適應度性能指標在當前生物種群內(nèi)，進行適應度的排序，自適應給出交叉與變異概率，使交叉與變異過程更加合理，并補充了相角裕度作為適應度的罰函數(shù)，兼顧了系統(tǒng)的時域與魯棒性的統(tǒng)一。實驗證明：　　由該種GA算法獲得的優(yōu)化了的電液伺服系統(tǒng)PID控制參數(shù)，在實際應用中獲得了滿意結果?！　?、地鐵轉(zhuǎn)向架是地鐵車輛的重要部件，其性能決定著地鐵車輛運行的穩(wěn)定性、安全性和舒適性，在裝車前及使用期間必須進行承載試驗。特別是近年來，地鐵正向著高速、便捷、重載的方向發(fā)展，對地鐵轉(zhuǎn)向架的各項性能參數(shù)提出了更高的要求，本文根據(jù)地鐵轉(zhuǎn)向架的測試的需求，通過地鐵轉(zhuǎn)向架的綜合測量機構，把安裝在一系懸掛裝置上的八個電感式位移傳感器和四個應變片型懸臂梁式稱重傳感器的測量數(shù)據(jù)，換算成地鐵轉(zhuǎn)向架一系懸掛裝置的橫向、垂向剛度，采用D-S證據(jù)理論，進行剛度數(shù)據(jù)多傳感器數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)了對地鐵轉(zhuǎn)向架的平穩(wěn)度快速、準確地評估任務。為今后地鐵可靠運行，提供了保障。同時也為其他地鐵建設的專業(yè)技術人員提供了參考數(shù)據(jù)，如：列車通過直線的承載分析；列車通過曲線的速率分析；列車通過曲線時，道基的曲線半徑分析；列車通過曲線時，內(nèi)軌與外軌的高度差分析等，為地鐵安全、高效地運營奠定了基礎?！　?，在靜態(tài)載荷下，地鐵轉(zhuǎn)向架H型梁、一系懸掛裝置的變形，直接影響列車行駛的磨損情況，如果變形過大還會造成列車脫軌，為此在裝車前及使用期間必須進行靜態(tài)加載試驗，以測定前后輪軸的平行度是否達標。由于直接測量前后輪軸的平行度難于實現(xiàn)，因此采用先測量四車輪軸部位的二維微小位移，通過建立平行度模型，間接獲得輪對夾角、輪對問的最大距離和最小距離指標，以評估輪對的幾何平行度參數(shù)。為了克服轉(zhuǎn)向架在輪對點頭或側傾時的虛假幾何平行，本文增加了四輪的垂向壓力的測量，以間接獲得輪對點頭或側傾參數(shù)。最后采用模糊綜合評價理論，以輪對夾角、輪對間的最大距離和最小距離、點頭和側傾參數(shù)做因素集，以“優(yōu)”、“良”、。中”、。合格”、“較差”、“差”、“極差”做備擇集，通過模糊計算，獲得具有工程實用價值的平行度指標?！　?、懸掛式地鐵轉(zhuǎn)向架中的二系懸掛裝置也是保證列車安全、舒適運行的關鍵件。在列車高速運行時，為了降低車體的振動頻率，本文給出了二系懸掛裝置中的空氣彈簧、圓柱形金屬橡膠彈簧的剛度測試辦法。為減小車體內(nèi)未知應力的產(chǎn)生，給出了二系懸掛裝置的高度差測試辦法。使得地鐵車輛的舒適性、安全性得到了保障。　　5、新研制的地鐵轉(zhuǎn)向架綜合測試平臺只能做靜態(tài)測試。在文章的后面，還給出了一種無需校正位移傳感器、壓力傳感器零點，只要動態(tài)測試位移響應的最大值、初值、終值與承重響應的初值、終值，即可獲得一系懸掛裝置阻尼比系數(shù)、剛度的動態(tài)測試方案，并用PXI-IOOOB型8槽機箱，內(nèi)插PXI-6070E數(shù)據(jù)采集卡，應用圖形化編程語言成功地實現(xiàn)了在施加激振作動力下，動態(tài)測量轉(zhuǎn)向架輪對的四個垂向位移、四個橫向位移和四個垂向壓力的實驗，可以實時獲得地鐵轉(zhuǎn)向架四輪的阻尼比系數(shù)和剛度。為地鐵轉(zhuǎn)向架綜合測試系統(tǒng)的改進奠定了基礎?！　?

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