本實(shí)用新型屬于鐵道機(jī)車車輛技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主動(dòng)控制技術(shù)。

背景技術(shù)：
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轉(zhuǎn)向架機(jī)電主動(dòng)控制是一項(xiàng)新興技術(shù)，隨著國內(nèi)外高速鐵路速度等級的提高、以及機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)或半主動(dòng)控制技術(shù)在高速鐵路領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)越來越普遍。輪軌車輛橫向蛇行穩(wěn)定性是車輛設(shè)計(jì)及運(yùn)用中最關(guān)注的問題之一，輪軌車輛輪對采用錐形踏面以利于車輛通過曲線，但帶來車輛直線運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)橫向蛇行運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)行速度超過臨界速度時(shí)，車輛橫向蛇行運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)導(dǎo)致嚴(yán)重的橫向振動(dòng)，影響乘坐舒適性甚至脫軌安全性。轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)過程中通過折衷選取車輛結(jié)構(gòu)懸掛參數(shù)以兼顧車輛橫向穩(wěn)定性及曲線通過性能，實(shí)際車輛臨界速度為最大運(yùn)行速度基礎(chǔ)上提高10～20％。但是，車輛服役過程中懸掛元件故障失效、踏面磨耗、線路條件變差等原因，導(dǎo)致車輛橫向穩(wěn)定性降低。國內(nèi)實(shí)際運(yùn)行中的高速動(dòng)車，經(jīng)常發(fā)生因穩(wěn)定性不足導(dǎo)致構(gòu)架振動(dòng)加速度超標(biāo)而報(bào)警停車的事故，影響了列車的正常安全運(yùn)營。

研究已表明，通過控制構(gòu)架的橫向振動(dòng)間接提高轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性是一個(gè)有效可行的方法，機(jī)電主動(dòng)控制可補(bǔ)償轉(zhuǎn)向架機(jī)械部分的故障失效從而保障輪軌車輛橫向運(yùn)行穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的是提供一種轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向振動(dòng)控制裝置，它能有效地解決構(gòu)架的橫向振動(dòng)主動(dòng)控制的問題，以提高轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向振動(dòng)控制裝置，包括由構(gòu)架和輪對以及懸掛元件組成的轉(zhuǎn)向架，構(gòu)架與車體及輪對之間分別通過二系懸掛和一系懸掛連接，附加振子由彈簧與阻尼并聯(lián)構(gòu)成，其自由端設(shè)有質(zhì)量塊，另一端與構(gòu)架縱梁固結(jié)，質(zhì)量塊設(shè)有傳感器；構(gòu)架的前、后端梁中部設(shè)有慣性作動(dòng)器；附加振子上的傳感器通過信號線與控制器連接，檢測附加振子相對于構(gòu)架的位移、速度和加速度的狀態(tài)，并引入時(shí)滯量，控制器輸出接慣性作動(dòng)器。

所述附加振子水平設(shè)置在構(gòu)架兩側(cè)縱梁的內(nèi)側(cè)，左、右交叉設(shè)置。

所述時(shí)滯量的范圍為1～100ms。

本實(shí)用新型可以提高車輛高速運(yùn)行橫向動(dòng)力學(xué)性能，由于輪對踏面錐度以及軌道不平順等原因，轉(zhuǎn)向架運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)橫向振動(dòng)，尤其高速運(yùn)行時(shí)橫向振動(dòng)加劇，甚至失穩(wěn)而影響車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性。本實(shí)用新型解決方案是將附加振子橫向固定在構(gòu)架上，當(dāng)構(gòu)架橫向振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)附加振子振動(dòng)，通過檢測附加振子的振動(dòng)狀態(tài)，如相對構(gòu)架的位移，附加振子的速度和加速度等，作為主動(dòng)控制的反饋狀態(tài)，控制構(gòu)架的橫向振動(dòng)，以提高轉(zhuǎn)向架運(yùn)行穩(wěn)定性。本實(shí)用新型通過安裝在構(gòu)架的前、后端梁中部的慣性作動(dòng)器而施加橫向控制力，控制構(gòu)架的橫向振動(dòng)。研究表明，當(dāng)直接通過反饋構(gòu)架橫向狀態(tài)來實(shí)時(shí)控制構(gòu)架橫向振動(dòng)時(shí)，由于控制系統(tǒng)中的時(shí)滯不可避免，某些時(shí)滯會(huì)使得控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能惡化。本實(shí)用新型將參數(shù)可調(diào)的附加振子橫向安裝在構(gòu)架上，構(gòu)架橫向振動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)該附加振 子振動(dòng)，將附加振子的振動(dòng)狀態(tài)作為反饋狀態(tài)量。能夠消除直接反饋構(gòu)架振動(dòng)狀態(tài)因系統(tǒng)時(shí)滯導(dǎo)致控制不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，并通過調(diào)節(jié)附加振子參數(shù)，優(yōu)化反饋控制后的轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能；另外附加振子與構(gòu)架的相對位置，相對于構(gòu)架橫向位移，具有狀態(tài)檢測方便、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

(1)通過附加振子與構(gòu)架相對于構(gòu)架橫向位移，具有狀態(tài)檢測方便、精度高的優(yōu)點(diǎn)；

(2)能夠消除直接反饋構(gòu)架振動(dòng)狀態(tài)因系統(tǒng)時(shí)滯導(dǎo)致控制不穩(wěn)定的缺點(diǎn)；

(3)附加振子參數(shù)可調(diào)，以適應(yīng)不同主結(jié)構(gòu)參數(shù)的轉(zhuǎn)向架，最優(yōu)化主動(dòng)控制性能。

(4)慣性作動(dòng)器可直接固定在構(gòu)架兩端而施加控制力，結(jié)構(gòu)簡易，安裝方便，可適用于不同的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)。

(5)采用構(gòu)架主動(dòng)振動(dòng)控制轉(zhuǎn)向架，尤其是在轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)懸掛元件發(fā)生故障時(shí)，可降低輪軌橫向動(dòng)作用力，明顯提高機(jī)車或動(dòng)車的橫向穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)俯視圖

圖2為本實(shí)用新型附加振子結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

下面通過附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述：

本實(shí)用新型用于高速動(dòng)車轉(zhuǎn)向架，以提供構(gòu)架振動(dòng)反饋狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)架的橫向振動(dòng)主動(dòng)控制，以提高動(dòng)車高速運(yùn)行穩(wěn)定性，降低輪軌橫向動(dòng)作用力，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)故障時(shí)該實(shí)用新型能夠保障動(dòng)車高速安全運(yùn)行。本實(shí)用新型包括由構(gòu)架2和輪對3以及懸掛元件組成的轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架沿軌道8縱向運(yùn)行。構(gòu)架2與車體6及輪對3之間分別通過二系懸掛7和一系懸掛4連接，附加振子5由彈簧9與阻尼10并聯(lián)構(gòu)成，其自由端設(shè)有質(zhì)量塊11，另一端與構(gòu)架2縱梁固結(jié)，質(zhì)量塊11設(shè)有傳感器12；構(gòu)架2的前、后端梁中部設(shè)有慣性作動(dòng)器1。附加振子5上的傳感器12通過信號線與控制器連接，檢測附加振子5相對于構(gòu)架2的位移和加速度的狀態(tài)，并引入時(shí)滯量，通過控制器實(shí)時(shí)計(jì)算并輸出控制信號控制慣性作動(dòng)器1。

所述附加振子5水平設(shè)置在構(gòu)架2兩側(cè)縱梁的內(nèi)側(cè)，左、右交叉設(shè)置。

所述時(shí)滯量的范圍為1～100ms。

本實(shí)用新型主要用于200km/h及以上速度等級高速機(jī)車或動(dòng)車轉(zhuǎn)向架，通過檢測附加振子5相對于構(gòu)架2的位移、速度和加速度，以提供構(gòu)架橫向主動(dòng)控制的反饋狀態(tài)，使得該主動(dòng)控制具有良好的控制性能，保障機(jī)車和動(dòng)車高速運(yùn)行時(shí)具有良好的橫向動(dòng)力學(xué)性能。尤其是在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架懸掛元件發(fā)生故障時(shí)，采用構(gòu)架主動(dòng)振動(dòng)控制轉(zhuǎn)向架，可明顯提高了機(jī)車或動(dòng)車的橫向穩(wěn)定性，降低輪軌橫向動(dòng)作用力。