地铁转向架综合测试技术

论文摘要

目前我国对地铁转向架的综合测试系统研究很少，大都靠国外引进，不仅费用昂贵，且使用不便，使地铁建设及运营成本大大增加，国家财力难以承受。因此研制符合中国国情的地铁车辆测控系统是摆在我们面前的极为重要的任务，这对降低地铁建设的投资成本，实现中国地铁的国产化有着积极的意义。为此本文从如下几个方面介绍了我国地铁转向架的综合测试系统的研制工作。 1、为保证地铁高质量、高效能、高安全运营，世界各地地铁生产厂家都必须按行业标准对转向架进行考核，针对我国对地铁转向架的测试任务的需要，我们新研制了地铁转向架综合测试平台。测试方案为：在测试平台上，给轮对施加横向、垂向作动力，以仿真地铁车辆不同承载状况，在不同的加载压力下，测量转向架的力传递及变形，从而测算出地铁转向架承载参数值。针对地铁转向架综合测试平台电液伺服系统的控制需要，提出了一种新型自适应遗传算法(SAGA)，采用以基因为单位实施进化操作；利用适应度性能指标在当前生物种群内，进行适应度的排序，自适应给出交叉与变异概率，使交叉与变异过程更加合理，并补充了相角裕度作为适应度的罚函数，兼顾了系统的时域与鲁棒性的统一。实验证明：由该种GA算法获得的优化了的电液伺服系统PID控制参数，在实际应用中获得了满意结果。 2、地铁转向架是地铁车辆的重要部件，其性能决定着地铁车辆运行的稳定性、安全性和舒适性，在装车前及使用期间必须进行承载试验。特别是近年来，地铁正向着高速、便捷、重载的方向发展，对地铁转向架的各项性能参数提出了更高的要求，本文根据地铁转向架的测试的需求，通过地铁转向架的综合测量机构，把安装在一系悬挂装置上的八个电感式位移传感器和四个应变片型悬臂梁式称重传感器的测量数据，换算成地铁转向架一系悬挂装置的横向、垂向刚度，采用D—S证据理论，进行刚度数据多传感器数据融合，实现了对地铁转向架的平稳度快速、准确地评估任务。为今后地铁可靠运行，提供了保障。同时也为其他地铁建设的专业技术人员提供了参考数据，如：列车通过直线的承载分析；列车通过曲线的速率分析；列车通过曲线时，道基的曲线半径分析；列车通过曲线时、内轨与外轨的高度差分析等，为地铁安全、高效地运营奠定了基础。 3、在静态载荷下，地铁转向架H型梁、一系悬挂装置的变形，直接影响列车行驶的磨损情况，如果变形过大还会造成列车脱轨，为此在装车前及使用期间必须进行静态加载试验，以测定前后轮轴的平行度是否达标。由于直接测量前后轮轴的平行度难于实现，因此采用先测量四车轮轴部位的二维微小位移，通过建立平行度模型，间接获得轮对夹角、轮对间的最大距离和最小距离指标，以评估轮对的几何平行度参数。为了克服转向架在轮对点头或侧倾时的虚假几何平行，本

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究内容的背景和意义
• 1.2 国内外地铁转向架综合测试的发展现状
• 1.3 自制转向架综合测试台简介
• 1.4 本文工作内容简介
• 1.5 本章小结
• 2 地铁转向架综合测试系统的总体设计方案
• 2.1 地铁转向架综合测试系统概述
• 2.2 测控系统功能要求
• 2.3 设计原则与思路
• 2.4 测控系统主要器件选择及误差分配
• 2.5 变送器电路改造
• 2.5.1 稳压电路
• 2.5.2 V/I放大变换电路
• 2.5.3 变送器电路的不确定度分析
• 2.6 本章小结
• 3 地铁转向架综合测试台电气控制方案
• 3.1 概述
• 3.2 地铁转向架综合测试台电气控制系统组成
• 3.2.1 可编程控制器模块选择
• 3.2.2 供电系统设计
• 3.2.3 I/O点的分配及I/O通道设计
• 3.2.4 系统抗干扰措施
• 3.3 本章小结
• 4 转向架综合测试台液压系统的控制策略
• 4.1 转向架的定位控制
• 4.2 电液比例流量阀
• 4.3 转向架的自动加载控制
• 4.3.1 优化模型的建立
• 4.3.2 遗传算法（CA）
• 4.3.3 转向架综合测试平台液压伺服系统PID控制参数的优化算例
• 4.4 本章小结
• 5 地铁转向架性能的综合评估及测试方法
• 5.1 引言
• 5.2 地铁转向架力传递机理及作动力实验结果
• 5.2.1 地铁转向架的横向刚度测试
• 5.2.2 地铁转向架的垂向刚度测试
• 5.3 地铁转向架平稳性的度量
• 5.3.1 地铁转向架横向刚度与垂向刚度的模糊化
• 5.3.2 D-S证据理论基础
• 5.3.3 Dempster合成法则
• 5.3.4 D-S证据理论的多传感器数据融合结构
• 5.3.5 地铁转向架平稳性评估的算例
• 5.4 地铁转向架两轮对平行度的模糊综合评价
• 5.4.1 地铁转向架两轮对平行度测试状况
• 5.4.2 模糊综合评判的基本原理
• 5.4.3 平行度测试方案
• 5.4.4 模糊综合评判策略
• 5.5 悬挂式地铁转向架的二系悬挂装置的测试
• 5.5.1 二系悬挂装置的测试机理
• 5.5.2 二系悬挂装置的垂向静态刚度测试
• 5.6 本章小结
• 6 虚拟仪器技术在地铁转向架测试中的应用
• 6.1 引言
• 6.2 一系悬挂装置的动态模型
• 6.3 无需校正传感器零点的一系悬挂装置的阻尼系数、刚度测试方案
• 6.4 便携式虚拟仪器控制系统的构成
• 6.5 LabView7.1软件设计
• 6.5.1 地铁转向架测试系统的流程图设计
• 6.5.2 地铁转向架阻尼比虚拟测试系统的前面板设计
• 6.6 本章小结
• 7 基于组态软件的实时监控程序设计
• 7.1 概述
• 7.2 监控程序设计
• 7.2.1 监控程序的组成及功能实现
• 7.2.2 基于组态软件的PID算法实现
• 7.3 本章小结
• 8 全文结论
• 9 致谢
• 10 参考文献
• 11 附录A---遗传算法Matlab仿真程序---PID优化算法
• 12 附录B-------自制转向架综合测试台的主要设备
• 13 作者攻读博士学位期间的学术论文
• 14 攻读博士学位期间主要参与的科研项目