基于彈性車體的軌道車輛平穩(wěn)性優(yōu)化研究.pdf

1、軌道車輛高速化、舒適化的發(fā)展需求為車輛的結(jié)構(gòu)和性能提出了更高的設(shè)計要求，車輛運行平穩(wěn)性與旅客乘坐舒適度成為人們選擇出行方式的重要影響因素，因此，優(yōu)化車輛運行平穩(wěn)性的研究具有重要意義。軌道車輛運行平穩(wěn)性與車輛系統(tǒng)的振動特別是車體的振動關(guān)系密切，傳統(tǒng)的研究方法中將車體視為剛體，但隨著輕型化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及車輛運行速度的提高，車體彈性變形對車輛運行平穩(wěn)性的影響不容忽視。而車輛懸掛系統(tǒng)作為傳遞車體與轉(zhuǎn)向架之間各種載荷的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計參

2、數(shù)的合理選擇直接影響車輛的動力學(xué)性能特別是車輛運行的平穩(wěn)性。但懸掛參數(shù)與車輛動力學(xué)性能之間存在著復(fù)雜的非線性問題影響了求解的難度，同時考慮車體的彈性使得車輛動力學(xué)性能的計算規(guī)模成倍增加。而代理模型技術(shù)可利用有限組樣本快速構(gòu)造設(shè)計變量與優(yōu)化目標(biāo)之間關(guān)系的近似模型，在滿足一定精度要求的條件下，代替復(fù)雜的動力學(xué)計算過程，提高設(shè)計效率。因此本文研究利用代理模型技術(shù)求解考慮車體彈性的軌道車輛平穩(wěn)性優(yōu)化問題，通過優(yōu)選合理的懸掛參數(shù)組合來獲得最優(yōu)的車

3、輛運行平穩(wěn)性。
　　本文首先以軌道車輛平穩(wěn)性評價指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，以車輛運行穩(wěn)定性與安全性相關(guān)規(guī)定為邊界條件，車輛懸掛系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)為設(shè)計變量，建立了軌道車輛運行平穩(wěn)性優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)表達(dá)式;以中國某型動車組一節(jié)中間拖車為研究對象，分別建立了各原始參數(shù)相同的車體彈性、轉(zhuǎn)向架剛性的車輛剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真模型與整車多剛體動力學(xué)仿真模型;采用代理模型技術(shù)，建立車輛懸掛參數(shù)與車輛各動力學(xué)性能評價指標(biāo)關(guān)系的近似模型來代替車輛動力學(xué)仿真模型;在Is

4、ight軟件中基于所建立的代理模型進(jìn)行尋優(yōu)計算，通過對目標(biāo)函數(shù)取不同權(quán)重系數(shù)的方法得到了優(yōu)化問題的多種解決方案，并將各方案優(yōu)化結(jié)果回代仿真模型進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明優(yōu)化后的車輛運行平穩(wěn)性有明顯提升，曲線通過性能略有下降但仍在允許范圍，結(jié)合不同應(yīng)用工況給出了相關(guān)建議方案。
　　本文在車輛動力學(xué)仿真建模中，考慮車體彈性變形因素對整車振動情況的影響，對比多剛體仿真模型論證了考慮該因素的重要性;采用代理模型的技術(shù)，避免了動力學(xué)仿真的多次重