【博士】地鐵轉(zhuǎn)向架綜合測試技術(shù)【2006】

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　　學(xué)科專業(yè)：測試計量技術(shù)及儀器儀表　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：南京理工大學(xué)　　學(xué)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(jìn)，不僅費用昂貴，且使用不便，使地鐵建設(shè)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(wù)，這對降低地鐵建設(shè)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(biāo)準(zhǔn)對轉(zhuǎn)向架進(jìn)行考核，針對我國對地鐵轉(zhuǎn)向架的測試任務(wù)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(yīng)遺傳算法(SAGA)，采用以基因為單位實施進(jìn)化操作；利用適應(yīng)度性能指標(biāo)在當(dāng)前生物種群內(nèi)，進(jìn)行適應(yīng)度的排序，自適應(yīng)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(yīng)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(yīng)用中獲得了滿意結(jié)果。　　2、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(jìn)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(gòu)，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(yīng)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(jìn)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(zhǔn)確地評估任務(wù)。為今后地鐵可靠運行，提供了保障。同時也為其他地鐵建設(shè)的專業(yè)技術(shù)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(chǔ)?！　?，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(jìn)行靜態(tài)加載試驗，以測定前后輪軸的平行度是否達(dá)標(biāo)。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(biāo)，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(cè)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(cè)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(cè)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(biāo)?！　?、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(guān)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(yīng)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?！　?、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(yīng)的最大值、初值、終值與承重響應(yīng)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(yīng)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(jìn)奠定了基礎(chǔ)。　　

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