适用于高速列车的主动控制可变阻尼减振器

减 振器 由油缸 、 塞 、 塞 杆 、 活 活
适 用于 高速 列车 的主动 控制 可变 阻尼减 振器
可完 全实现 高速 列车 及整 高速列 车 的安全操 作 和平
稳 运行 。
器 进行 试 验 的结 果 表 明 ， 直 道 、 道 、 在 弯 道岔 和 坡道 上 时 ， 动控 制 根据 不 同 工况 调节 阻尼 大小 。当减 主 振 器 和 振 动 油 缸 受 力 不 低 于 ２ｔ ， 均 油 压 １ 时 平 ０ ＭＰ ， 效行 程为 ２ ｍ， 大行 程 ４ ｌ， ａ有 ０ｍ 最 ０ｍｎ 而在 半 主
Ｐ ｓ而 ｒ却 为 ５ ５ｋ ａ 所 以 Ｆ 大 于 Ｆ 。这 说 明减 ａ， ～９ Ｐ ， 振 器工 作时 ， 如果 流体性 能足 够好 ， 其阻尼 力将 主要 由流体 压力产 生 的库仑 阻尼力 提供 。
高 速列 车振动 位移识 别 信号转 化 为电压 信号送 入 处
理系统 ， 处理 系 统将 经 过识 别 பைடு நூலகம்处 理 的 电压 信 号 送
复运 动 ， 机 械动 能 的全 部 或一 部 分转 化 为液 体 热 把 能 进 行 释 放 ， 而 实 现 能量 转 换 、 放 和 衰 减 的过 从 释
程 。
腔液 压油 经调 节单元 流入 下腔 ； 高速 时 ， 随着上 腔压 力 的逐渐 升高 ， 阀门按 调节单 元一 次打 开 ， 到调 各 起 节阻尼、 压力 和 安全 保护 作 用 ， 同时下 腔 体积 增 大 ， 压 力 减小 ， 阀打开 ， 包 向 下腔 供油 ， 底 油 补充 下腔 体
高速 时 由于车 辆有 蛇 摆 和左 右振 动 ， 坐 时会 有 头 乘 晕 和晃 动 的感 觉 。为此 ， 需要 设 计 一些 比较 敏 感 和 柔 和 的连接 减振 系统 ， 以满 足旅 客舒适 性要求 。 可变 阻 尼就 是 以路 况 和速 度 采集 器 为先 导 ， 把
信 息 及 时传 给 控制 部 分 ， 操作 改 变 阻尼 力 的大 小 和
流体 流 变而产 生 的库仑 阻尼力 与流体 流动 而产生 的
粘性 阻 尼力 的 比 ， 简称 可调 系数 ； ｕ 为减振 器活塞 与 缸 体运 动 的最大 相 对 速度 。对 式 （ ） ４ 中各 项 的量 纲 进 行 分 析 可 发 现 ， 于 粘 性 系 数 通 常 为 ０１ ． 由 ． ～Ｏ ３
式 中 ： 一项为 粘性 阻尼力 ， 第 第二 项为 库仑 阻尼力 ； ｓｎ ｇ 为信 号 函数 ；
ｈ 平均板 间 隙 ； 为
Ｚ 长度 ； 为
ｂ 宽度； 为
Ａ 为活 塞有效 作用 面积 ； 为磁 流变 的塑性 黏度 ；
ｒ 临界剪 切屈 服应力 。 为
２２ 库仑 阻尼 力 在 （ ） 中 ， 一 项 只 与 油 的黏 ． １式 第 度和几 何参 数有 关 。即
３２ 减 振 系统 的工 作 流 程 ．
在 每一 个 液 压减 振 器
ｈ
旁装 电液 比例 阀 ， 以控制减 振器 ， 由处 理 系统控 制 电
Ｋ是将 活塞 看作 简谐 运 动时 ， 塞速 度最 大 ， 活 由
液 比例 阀 ； 路 工况 识别 探 测器 采 集 信息 给 处理 系 线
统 ， 振 阻尼 力 大小 由电液 比例 阀控 制 。 当车体 运 减 行 时 ， 路工 况 识别 探 测器 随 时对 高 速 列车 运 行前 线 方３ ０～５ ０ｍ地 方 的线路 工 况进 行判 别 （ 括轨 道 接 包 口、 路坡度 及 曲线半 径 、 线 岔道 型号 ）并 将所 检测 的 ，
人 电液 比例 阀 ， 而调 节阻尼 通道 的大小 ， 减振 刚 从 使
性 增 大 或缩 小 ， 到有 效 减振 的 目的 。各 高速 列 车 达 所 经 过某 一 工况 的时 间不 同 ， 每节 高 速 列 车 的长 但 度 是 一定 的 ， 以对于第 ｎ 高速 列车 ， 以通过 处 所 节 可
３１ 可 变 阻 尼 器 系 统 结 构 设 计 ．． ２ 可 变 阻 尼 减 振 器 相 对 于 半 悬 挂 系 统 减 速 器 来 说 ， 其 改 变 加 入 油 路 以
的连 接系统 和加 人 电磁 阀为优势 ， 外加 道路 识别 器 ，
（ ＋￣ （ ＋ ／） ａ ＋ ｒ ７
Ｏ ｃ ２０１２ ｔ
函数 关 系 ， 满足 帕斯卡 定理 ， 阻尼 力与速 度 曲线基 本 满足 直线关 系 ， 阻尼力 与位 移 的关 系 ， 椭 圆形示 功 呈 图 。阻尼 力 主要 由粘 性阻 尼力 和库 伦 阻尼力 ２ 部 个
分 组 成 ， 数 学 公 式 表 示 为 用
电磁 阀及 油路 等组成 。
变 形 是 唯一 的 指标 ， 因而 不 能按 路 况预 测 随时 改 变
阻 尼 ， 有 漏 油 、 功 图 不 平 滑 的缺 点 。 所 以在 列 车 且 示
器 的工作 特性 及运行 可靠 性有 明显 影响 。 目前 国 内
研究 人员 的研 究集 中在减 振器 的数 学模 型的建 立和 仿真上 ， 以及 参 数识 别 试验 修 正 和参 数 敏感 性分 析 上 ， 问司等 论 述 了高 速列 车 横 向半 主 动悬 挂控 制 丁 的方 法 ， 出 了用 于实 现此 控 制方 法 的半 主动减 振 给 器 的 结构 和工 作 原 理 ， 是 对 主 动控 制 的液 压减 振 但 器 的研 究 少见 报道 。本 文就 主 动悬挂 的液 压减 振 器进 行介 绍 。
积 变化 。减振 器压 缩过 程 中 ， 活塞 向下移 动 ， 腔体 下 积 减小 ， 压力 增大 ， 阀单 向阀关 闭 ， 底 低速 时 ， 腔压 上
２１ 阻 尼 力 阻尼 力 是 阻 尼 阀 产 生 的压 力 差 作 用 ．
在 活塞 上 下 ２ 不 同 面积 上 。其 拉 伸 、 个 压缩 时 所 产
要 ：基 于 半 自动悬 挂 的 刚 度 阻 尼 参 数 不 能 随 高 速列 车 运 行 的 工 况 变 化 而任 意 调 节 ，设 计 了应 用 电液 比 例 阀调 节 减 振 器 阻 尼 力 及 安 全 阀 和 导 向阀 ，将 液 压 油体 内 循 环 改 为 体 外 循 环 和 运 用 线 路 识 别 器 识
第 １卷第 ４ ８ 期
２１ ０ ２年 １ 月 Ｏ
铁 道 运 营 技 术
Ｒ ａｌ ａ ｐｅ ａ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｈｎｏ ｏｇ ｉ ｗ ｙＯ ｒ ｔｏ ｃ ｌ ｙ
ｖ ｏ ． ８ Ｎ Ｏ． １１ ４
Ｏ ｃ ２ ｔ Ｏ１ ２
适 用 于 高 速 列 车 的 主 动 控 制 可 变 阻 尼 减 振 器
别 道 路 工 况 的 主 动悬 挂 可 变 阻 尼 液 压减 振 器 ，从 而 使 高 速 列 车运 行 更 加 平 稳 和 安全 。
关 键 词 ：高速 列 车 ；主 动 控制 ；可 变 阻 尼 ；液压 减 振 器
中图 分 类 号 ：Ｕ ７ ． ２ ０３ ４ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — ６ ６ （ ０ ２ ４ ０ １ — ３ ０ ６ ８ ８ ２ １ ）０ — ０ ５ ０
要舒 适 ， 对 高 速列 车各 部 件 提 出的 要求 更 高 。高 这
速 列 车 的减振 器 是 降低 振 动 的主要 部 件 ， 于 吸收 用 和 缓解 轨 道不 平 顺 引起 的振 动 和 冲击 ， 性 能直 接 其
影 响列 车 的平 稳性 和舒适 性 。弹簧 阻尼 阀是实 现 阻
尼 力 调整 的关 键 部件 ， 化 其设 计 参 数对 提 高减 振 优
比例 阀信 号放 大器 ，一 ６ 电液 比例 阀位 移 传 感 器 ， 一 振 器 回 ７减 流 孔 ，一 压 回 流 管 ，一 尼 液 流 管 ，Ｏ 计 算 机 处 理 系 统 ， ８液 ９阻 １一 １－ 次 传 递 的第 ｎ 电液 比例 阀 ，２ 第 ｎ 减 振 器 。 １依 个 １一 个
生 的阻 尼力 ， 与压 力差 及 活 塞上 下 作用 的面积 存 在
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第 １ 卷第 ４ ８ 期 ２１ ０ ２年 １ Ｏ月
铁 道 运 营 技 术
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方 向， 利用 电磁 阀控制 截流 口的大 小 ， 改变横 向 阻尼 力 ， 少车 体 的振 动 ， 减 尤其是 在 曲线行驶 和蛇 形行 驶 时效果 更好 ， 而增加 了高速 列 车的运 行平稳 性 ， 从 是 减 振趋 势 的发展方 向。
１ 减 振 器 的 发 展 趋 势
２ 可 变 阻 尼 减 振 器 的 基 本 理 论
杨汉嵩 ，谷 明辉 ，凌 恺夫 ，刘 建 秀
（． 河 科 技 学 院 ，硕 士 、讲 师 ，河南 １ 黄 ３株洲 玻 璃 厂 ，高 级 工程 师 ，湖 南 ． 摘 株洲 郑 州 ，４ ０ ６ ；２ 庆 大 学 ，在 读 博 士 ，重 庆 ５０３ ． 重 ４ ２０ ；４郑 州 轻 工业 学 院 ，教 授 ，河南 １０ ０ ． ４１３ ； ０３ １ ４００） ５ ０ ２ 郑州
（ ＋ ）， ，
而 第 二项 是 随 流体 压 力 的变 化而 变 化 ， 可变 是
减 振 器 可 调 的 部 分 。 即
Ｆ２ （ Ｌ ＋ ｚＤ） ： ３ Ａ ／ Ｌｒ 。 ｈ （） ３
图 中 ： 一 能 主 动 控 制 可 变 阻 尼 液 压 减 振 器 ， 一 振 器 ｌ智 ２减 阻 尼 孔 ，一 ３ 电液 化 比 例 阀 ， 一 路 工 况 识 别 探 测 器 ， 一 液 ４线 ５电
我 国 目前 的运 输 还是 以铁路 为 主 ， 高速 列 车 而 的出 现对 铁路 部 门提 出 了更 高 的要 求 ， 既要 速度 又
力较小 ， 上腔 液 压油 经 调 节单元 流 入 油包 ； 高速 时 ，