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轨道车辆运行平稳性评价算法一致性分析

同济大学学报（自然科学版） 2023年第9期51卷 1442-1449页

作者：张展飞周劲松孙文静宫岛王腾飞同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

国内外轨道车辆运行时振动相关舒适性评价基于ISO2631-1、UIC513以及GB/T 5599标准,其中我国广泛采用的GB/T 5599-2019规范中的Sperling指标算法,将采样时间由1985版本的18~20 s缩短为与UIC513标准相同的5 s,引起相同测试数据的平稳性... 详细信息

国内外轨道车辆运行时振动相关舒适性评价基于ISO2631-1、UIC513以及GB/T 5599标准,其中我国广泛采用的GB/T 5599-2019规范中的Sperling指标算法,将采样时间由1985版本的18~20 s缩短为与UIC513标准相同的5 s,引起相同测试数据的平稳性指标结果增大的问题。分析上述三种运行平稳性及舒适性指标算法,通过车辆线路实测数据与仿真数据相结合,研究不同算法关于采样时间长度的指标一致性及其机理,采用频率分辨率量化了非平方加权谱由于时频能量转换不对应导致的指标结果不稳定现象,基于此提出相应的平稳性指标一致性修正算法。结果表明:ISO2631-1与UIC513标准算法基于振动数据时频域转换的能量对应性,其计算结果与采样时间长度不相关,而GB/T 5599中采用的频域立方值算法因不满足能量一致性原则,在栅栏效应和能量泄露的影响下,缩短采样时间使得加速度频谱幅值增大,进而引起运行平稳性指标增大。提出的基于统一频率分辨率的平稳性指标一致性修正算法,并经动力学仿真数据验证有效,这为完善轨道车辆动力学分析与测试中振动舒适性的相关算法与评估限值制定提供理论依据。

关键词：轨道车辆运行平稳性频率分辨率 Sperling指标指标一致性

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铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

同济大学学报（自然科学版） 2011年第3期39卷 416-420页

作者：宫岛周劲松孙文静谢维达同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯... 详细信息

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.

关键词：铁道车辆弹性车体主动悬挂最优控制运行平稳性

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弹性车体垂向运行平稳性一系最优控制研究

振动与冲击 2012年第12期31卷 150-154,164页

作者：孙文静周劲松宫岛同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

采用基于轨道谱及包括轮轴间时延预瞄的最优控制算法,在一系悬挂中加入主动控制,设计其主动控制规律,从降低轨道至车体振动的传递入手,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析。结果表明:该最优控制算法对车辆系统的振动有较好... 详细信息

采用基于轨道谱及包括轮轴间时延预瞄的最优控制算法,在一系悬挂中加入主动控制,设计其主动控制规律,从降低轨道至车体振动的传递入手,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析。结果表明:该最优控制算法对车辆系统的振动有较好的抑制作用;可以改善轨道至弹性车体中部的振动加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制整车的弹性振动;最优控制算法对车辆系统的1 Hz左右的低频振动、包含人体垂向振动敏感频域(4～8 Hz)的4～10 Hz频率内的振动衰减明显,但对车体高频振动作用不大。并与二系主动悬挂系统比较,发现一系主动悬挂能更有效的控制车体的弹性振动,且抑制的频率范围较宽,车辆运行平稳性更佳,为今后弹性车体减振措施选择提供依据。

关键词：铁道车辆弹性车体一系主动悬挂最优控制运行平稳性

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基于运行模态参数辨识的客车运行平稳性研究

铁道学报 2007年第1期29卷 31-35页

作者：张洪周劲松任利惠杨国桢沈钢同济大学沪西校区铁道与城市轨道交通研究院

针对装用SW—160型转向架提速客车低频晃动的问题,笔者在线实测了该型客车车体及转向架振动加速度,并运用随机子空间辨识算法对车体的刚体振动模态进行了辨识。辨识结果表明,车体的下心、上心滚摆和摇头振型的阻尼比偏低,车体下心滚摆... 详细信息

针对装用SW—160型转向架提速客车低频晃动的问题,笔者在线实测了该型客车车体及转向架振动加速度,并运用随机子空间辨识算法对车体的刚体振动模态进行了辨识。辨识结果表明,车体的下心、上心滚摆和摇头振型的阻尼比偏低,车体下心滚摆被激起后,不能有效衰减,这是造成车体低频晃动的重要原因之一。采用新的SYS550E空气弹簧及将二系横向减振器的阻尼系数提高至60 kN.s/m后,重新进行了测试分析。分析结果表明,采用新型空气弹簧及提高二系横向减振器的阻尼系数后,车体的下心滚摆频率有所下降,而其阻尼比得到明显提高。通过功率谱分析可知,车体的低频振动得到有效抑制。

关键词：铁道车辆工作模态环境激励随机子空间运行平稳性

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模态参数在铁道车辆运行平稳性研究中的运用

同济大学学报（自然科学版） 2008年第3期36卷 383-387页

作者：周劲松张洪任利惠同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海200092 南车四方机车车辆股份有限公司技术中心山东青岛266111

研究了运用车体模态参数来评估与分析运行平稳性的方法.设计了轨道成型滤波器和感觉滤波器,与车辆动力学方程一起,建立了铁道车辆的路—车—人统一的数学模型.针对该模型运用协方差法计算车辆的运行平稳性,分析车体的点头及浮沉振型、... 详细信息

研究了运用车体模态参数来评估与分析运行平稳性的方法.设计了轨道成型滤波器和感觉滤波器,与车辆动力学方程一起,建立了铁道车辆的路—车—人统一的数学模型.针对该模型运用协方差法计算车辆的运行平稳性,分析车体的点头及浮沉振型、上心滚摆及摇头振型的模态参数对车辆垂向及横向运行平稳性的作用及影响,同时分析二系悬挂元件的刚度及阻尼系数对车体点头、浮沉、摇头及上心滚摆振型模态参数的影响.所得结论为运用模态参数来评估和改进车辆的运行平稳性提供了一定的依据.

关键词：铁道车辆模态参数运行平稳性

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运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹规划

运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹规划

作者：高松大连理工大学

学位级别：硕士

最优轨迹规划是机器人领域的一个研究热点,有着广泛的应用。运行平稳性和时间最优性是机器人最优轨迹规划问题中最主要的优化目标之二。本文以多轴串联机械臂为研究对象,在理论分析的基础上,借助Levenberg-Marquardt迭代(LM迭代)、B样... 详细信息

最优轨迹规划是机器人领域的一个研究热点,有着广泛的应用。运行平稳性和时间最优性是机器人最优轨迹规划问题中最主要的优化目标之二。本文以多轴串联机械臂为研究对象,在理论分析的基础上,借助Levenberg-Marquardt迭代(LM迭代)、B样条插值、凸优化等技术,开展运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹规划技术研究。求解逆运动学问题是解决多轴串联机械臂轨迹规划问题的基础,数值解法由于其较好的通用性被广泛应用于求解过程中,但常规的串联机械臂逆运动学数值解法存在收敛速度慢和易出现不收敛问题。针对上述问题,提出了一种改进的多轴串联机械臂逆运动学问题数值解法,改进了LM迭代法中参数因子迭代策略,并额外设置步长因子提高迭代收敛速度。此外,由于多轴串联机械臂逆运动学问题还存在多解情况,在工作空间路径转换为关节空间路径过程中,给定的工作空间路径对应多条关节空间路径,需要从中进行选择。针对这一问题,基于改进的数值解法,结合多段有向图和最短路径搜索算法,求解了有助于提高轨迹时间最优性的多轴串联机械臂关节空间转角最小路径。确定多轴串联机械臂关节空间转角最小路径后,得到的关节空间路径与给定的工作空间路径之间存在误差。针对这一问题,确定了在使用5次B样条插值的前提下,路径点(插值点)个数与误差中位数之间存在负指数关系,并建立了“确定负指数关系—划分路径点加密区—重新选取路径点”的误差减小策略,能够在关节空间转角最小路径求解过程中指导路径点选取。最后,以运行平稳性约束的时间最优轨迹为目标,提出了基于凸优化的多轴串联机械臂高速平稳运动轨迹规划方法。方法中,基于最优控制理论寻找最大加/减速度之间的转换点;又基于相邻路径点间做匀加速/匀减速运动的假设,推导了相邻路径点间速度和加速度迭代计算公式;并在此基础上,创新将优化问题中非线性的加加速度约束等效转化为线性的加速度约束,保证了优化问题的凸性和计算速度。最后通过在每个路径点处求解凸优化问题,计算满足加加速度约束的最大速度,获得了满足运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹。本文在研究运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹规划技术过程中,针对各类问题所形成的求解方法和规划方法均可用于多轴串联机械臂求解器和控制器中,规划满足运行平稳性约束的时间最优轨迹,有助于推动多轴串联机械臂控制和跟踪领域发展。

关键词：多轴串联机械臂轨迹规划运行平稳性时间最优性凸优化

同方学位论文库评论

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磁浮车辆运行平稳性的虚拟激励分析方法

交通运输工程学报 2008年第1期8卷 5-9页

作者：周劲松李大光沈钢任利惠张祥韦同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海200092

为方便、快速地分析多点输入轨道车辆的平稳性,基于虚拟激励原理,提出了平稳性分析方法。当车辆系统受多点全相关随机激励时,应用此方法将多输入多输出系统的响应功率谱矩阵的计算化简为两个矢量相乘,利用所获得的功率谱和随机振动中的... 详细信息

为方便、快速地分析多点输入轨道车辆的平稳性,基于虚拟激励原理,提出了平稳性分析方法。当车辆系统受多点全相关随机激励时,应用此方法将多输入多输出系统的响应功率谱矩阵的计算化简为两个矢量相乘,利用所获得的功率谱和随机振动中的反演技术,分析轨道车辆的平稳性指标。以TR08磁浮车辆为原型,建立了磁浮车辆的垂向动力学模型,运用虚拟激励分析方法计算了磁浮车辆的响应功率谱。在频域中,磁浮车辆车体中心处的Sperling指标为1.653,车辆的平稳性等级为优,通过反演运算获得了响应的幅值谱和时间历程,分析过程简单,计算结果准确。

关键词：车辆工程磁浮车辆运行平稳性虚拟激励分析方法

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考虑运行平稳性的成品油管道调度方法

石油科学通报 2022年第3期7卷 447-456页

作者：涂仁福徐宁刘静黄晓茵廖绮梁永图中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室/石油工程教育部重点实验室/城市油气输配技术北京市重点实验室北京102249 国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司广州510620

成品油管道调度计划是管道完成输送任务的重要运行依据,除了要保障按时、按量地将油品输送到沿线站场外,还应尽量维持管道的平稳运行,提高管道调度整体服务质量。目前,对于采用集中分输工艺的成品油管道,已有国内外调度计划制定研究尚... 详细信息

成品油管道调度计划是管道完成输送任务的重要运行依据,除了要保障按时、按量地将油品输送到沿线站场外,还应尽量维持管道的平稳运行,提高管道调度整体服务质量。目前,对于采用集中分输工艺的成品油管道,已有国内外调度计划制定研究尚无法将管道运行平稳性因素纳入考虑范围。而且,部分文献证实,若仅以水力约束的方式控制管道流量,会引起管段流量在某一范围内波动频繁的问题,进而会削弱管道运行安全性,致使研究成果脱离工程实际,鲜有落地应用。本文针对单源多汇的成品油管道,在现有研究的基础上,引入了流量波动系数、操作次数上限等适应于集中分输工艺的关键参数,并基于离散时间表达方法提出优化策略。此后,对站场分输工艺、管段运行流量、批次跟踪、预估下载量、下载偏差以及流量偏差等约束进行考虑,并以下载偏差和运行流量波动最小为目标函数,结合现场在相邻站场操作时间节点上改变本站下载流量的人工编制计划经验,构建了管道调度计划自动编制模型,实现了考虑运行平稳性的成品油管道调度计划的快速制定。所建模型应用于我国包含9座站场的某实际成品油管道,在2分钟内能够准确求解出该管道月调度计划;调度计划充分考虑了该管道全分输工艺、一次性下载要求,满足通用性要求;求解结果在运行过程中的正常流量波动占比90%,油品需求偏差控制在-3.23%~3.65%以内,具有较强的工程实用性。本研究成果对于采取集中分输工艺的成品油管道运行企业,在制定调度计划时具有一定的指导意义。

关键词：成品油管道调度计划运行平稳性集中分输 MILP模型

悬挂式单轨车辆悬挂参数对运行平稳性的影响研究

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铁道科学与工程学报 2018年第10期15卷 2647-2653页

作者：陈志辉翟婉明吕凯凯陈兆玮西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

悬挂参数是影响悬挂式单轨车辆运行安全性与平稳性的关键因素之一。基于多体动力学理论,考虑轮胎及止挡元件非线性特性,开展悬挂式单轨车辆的动力学建模及悬挂参数特性研究。结合现场动力学试验结果,验证所建模型的有效性。依据该动力... 详细信息

悬挂参数是影响悬挂式单轨车辆运行安全性与平稳性的关键因素之一。基于多体动力学理论,考虑轮胎及止挡元件非线性特性,开展悬挂式单轨车辆的动力学建模及悬挂参数特性研究。结合现场动力学试验结果,验证所建模型的有效性。依据该动力学模型进一步研究二系悬挂参数在不同载荷工况下对车辆运行平稳性的影响规律。研究结果表明:基于本模型计算参数,当二系垂向刚度约为0.2~0.3 MN/m,垂向减振器阻尼值为8~10 k N?s/m时,车辆的垂向运行平稳性较优;车体的横向平稳性则在二系横向刚度为3~4 MN/m时较优。

关键词：悬挂式单轨车辆悬挂参数运行平稳性试验验证