CN110155102B - 抗蛇行减振器的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种抗蛇行减振器的控制方法及系统，该方法包括：获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力。本发明实施例实现了根据摇头方向和伸缩方向对抗蛇行减振器的阻尼力进行的实时调节，适应了不同磨耗状态的车轮，满足了车辆在高速下的平稳性要求，适应了轨道交通运输快速、安全、舒适的需求。

Description

抗蛇行减振器的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，更具体地，涉及一种抗蛇行减振器的控制方法及系统。

背景技术

抗蛇行减振器的参数匹配是列车运行安全性的关键因素之一。随着车辆运行里程的增加，车轮踏面等效锥度不断增加，引起蛇行频率也不断增大，需要的二系回转阻力矩也越来越大。而现有技术中的抗蛇行减振器是不能调节阻尼力的，因此现有技术中的抗蛇行减振器很难适应车轮不同磨耗状态，造成轨道车辆运行过程存在不平稳和不安全的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的抗蛇行减振器的控制方法及系统。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种抗蛇行减振器的控制方法，该方法包括：获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力。

根据本发明实施例第二方面，提供了一种抗蛇行减振器的控制系统，该系统包括：获取模块，用于获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；判定模块，用于判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；调节模块，用于根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的抗蛇行减振器的控制方法。

根据本发明实施例的第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的抗蛇行减振器的控制方法。

本发明实施例提供的抗蛇行减振器的控制方法及系统，通过判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；并根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力；从而实现了根据摇头方向和伸缩方向对抗蛇行减振器的阻尼力进行的实时调节，适应了不同磨耗状态的车轮，满足了车辆在高速下的平稳性要求，适应了轨道交通运输快速、安全、舒适的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的抗蛇行减振器的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的抗蛇行减振器的控制系统的架构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的抗蛇行减振器的控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的抗蛇行减振器的控制的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统阻尼不可调的抗蛇行减振器很难适应车轮不同磨耗状态，而为了改善车轮在不同磨耗程度下的适应性，提高列车运行稳定性，开发具有主动控制抗蛇行减振系统是非常必要的。基于此，本发明实施例提供一种抗蛇行减振器的控制方法，参见图1，该方法包括但不限于如下步骤：

步骤101、获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度。

其中，抗蛇行减振器用于为轨道车辆提供二系回转阻尼力矩衰减转向架的蛇行运动，对车辆运行速度的进一步提高具有积极作用，同时在一定程度上保障车辆的高速安全运行。在本步骤中，一方面获取车辆构架的摇头速度，另一方面获取抗蛇行减振器的伸缩速度，且本发明实施例对获取上述两个速度的先后顺序不作限定。

步骤102、判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果。

具体地，在步骤101中获得了摇头速度和伸缩速度后，首先可基于摇头速度获得车辆构架的摇头方向，并可基于伸缩速度获得减振器的伸缩方向。然后可进一步判定两个方向为同向或是反向，获得判定结果。因此，判定结果可包括同向的判定结果和反向的判定结果。

步骤103、根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力。

具体地，在步骤102中获得了判定结果之后，可基于不同的判定结果，结合摇头速度和伸缩速度调节抗蛇行减振器的阻尼力。进一步的，若判定结果为同向，即在摇头方向与促进其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，降低阻尼力；若判定结果为反向，即在摇头方向与抑制其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，根据摇头速度和伸缩速度对抗蛇行减振器的阻尼力进行调节。

本发明实施例提供的抗蛇行减振器的控制方法，通过判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；并根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力；从而实现了根据摇头方向和伸缩方向对抗蛇行减振器的阻尼力进行的实时调节，适应了不同磨耗状态的车轮，满足了车辆在高速下的平稳性要求，适应了轨道交通运输快速、安全、舒适的需求。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，提供一种获取轨道车辆构架的摇头速度的方法，包括但不限于如下步骤：

步骤1、通过设置于构架两侧的振动加速度传感器分别采集两侧的摇头加速度。其中，两侧的加速度可分别记为a₁和a₂。

步骤2、根据两侧的摇头加速度计算构架的实际摇头加速度。

作为一种可选实施例，提供一种根据两侧的摇头加速度计算构架的实际摇头加速度的方法，包括但不限于：

其中，a为实际摇头加速度，a₁为一侧摇头加速度，a₂为另一侧摇头加速度。

步骤3、对实际摇头加速度进行高通滤波，并积分获得摇头速度。获得的摇头速度可记为v₁。

本发明实施例通过构架两侧安装的加速度传感器，解算出构架摇头加速度，能够避免构架纵向加速度带来的干扰。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，提供一种获取抗蛇行减振器的伸缩速度的方法，包括但不限于如下步骤：

步骤一、通过设置于抗蛇行减振器内部的位置传感器采集抗蛇行减振器的位置信号。

步骤二、对位置信号进行低通滤波，并微分获得伸缩速度。获得的伸缩速度可记为v₂。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，判定结果为摇头方向与伸缩方向为同向；相应地，提供一种根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力的方法，包括但不限于如下步骤：通过将抗蛇行减振器的阻尼系数调节至最小，调节抗蛇行减振器的阻尼力。

具体地，当摇头方向与伸缩方向同向时，即v₁·v₂＞0，此时构架的摇头方向与促进其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，应使得减振器的阻尼系数最小，即令c＝c_min，c为阻尼系数。从而将促进构架摇头加剧运动的阻尼力调节为最小，避免摇头加剧。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，判定结果为摇头方向与伸缩方向为反向；相应地，提供一种根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力的方法，包括但不限于如下步骤：

根据下式调节抗蛇行减振器的阻尼系数，以对抗蛇行减振器的阻尼力进行调节，

式中，β为调整因子，c为阻尼系数，v₁为摇头速度，v₂为伸缩速度。

具体地，当摇头方向与伸缩方向反向时，即v₁·v₂＜0，此时构架的摇头方向与抑制其摇头加剧的减振器的伸缩方向同向，应基于上式适当调节减振器的阻尼系数，从而对阻尼力进行调节。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，提供一种对抗蛇行减振器的阻尼力进行调节的方法，包括但不限于如下步骤：

根据阻尼系数，基于Sky-Hook算法调节抗蛇行减振器的电磁比例阀；其中，β＝1时，Sky-Hook算法为开关型Sky-Hook算法；β＝0时，Sky-Hook算法为理想型Sky-Hook算法。

具体地，综合上述两种判定结果，基于以下公式调节半主动抗蛇行减振器电磁比例阀：

其中，Fref为阻尼力，c为抗蛇行减振器的阻尼系数，β为调整因子，当β＝1时，为开关型Sky-Hook控制；当β＝0时，为理想型Sky-Hook控制。当v₁和v₂方向相反，且β＝1时，使减振器内的电磁比例阀完全关闭，此时阻尼系数最大，即c为最大阻尼系数值c_max；反之，当v₁和v₂方向相同时，使减振器内的电磁比例阀完全打开，此时阻尼系数最小，即c为最小阻尼系数值c_min。

为了对上述方法进行说明，本发明另一实施例提供一种抗蛇行减振器的控制方法，参见图2和图3，包括如下步骤：

(1)、通过构架两侧安装的振动加速度传感器，分别采集两侧的摇头加速度值，记为a₁和a₂；

(2)、计算构架实际摇头加速度：

(3)、将摇头加速度高通滤波，并积分得到摇头速度，记为v₁；

(4)、通过抗蛇行减振器内置位置传感器，采集减振器位置信号；

(5)、将位置信号低通滤波，并微分得到减振器伸缩速度，记为v₂；

(6)、基于公式(1)调节半主动抗蛇行减振器电磁比例阀；

综上，本发明实施例通过采集构架摇头加速度信号和抗蛇行减振器位置信号，转换为构架摇头速度和减振器伸缩速度，通过Sky-Hook算法对抗蛇行减振器的阻尼力进行实时调节，提高抗蛇行减振器在不同车轮磨耗状态下的适应性，为提高动车组动力学稳定性和镟轮周期优化提供技术支持。

并且，本发明实施例提供的抗蛇行减振器的控制方法至少具有如下有益效果：

1、本发明实施例通过构架两侧安装的加速度传感器，解算出构架摇头加速度，避免构架纵向加速度带来的干扰；

2、本发明实施例通过Sky-Hook算法，对抗蛇行减振器的阻尼力进行实时调节；

3、本发明实施例解决了现有技术中阻尼系数在车辆运行过程中不能调节的问题，满足了车辆在高速下的平稳性要求，适应了轨道交通运输快速、安全、舒适的需求。

基于上述实施例的内容，本发明实施例提供了一种抗蛇行减振器的控制系统，该抗蛇行减振器的控制系统用于执行上述方法实施例中的抗蛇行减振器的控制方法。参见图4，该系统包括：获取模块301、判定模块302和调节模块303；其中，获取模块301，用于获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；判定模块302，用于判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；调节模块303，用于根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力。

具体地，获取模块301一方面获取车辆构架的摇头速度，另一方面获取抗蛇行减振器的伸缩速度，且本发明实施例对获取模块301获取上述两个速度的先后顺序不作限定。判定模块302首先可基于摇头速度获得车辆构架的摇头方向，并可基于伸缩速度获得减振器的伸缩方向。然后判定模块302可进一步判定两个方向为同向或是反向，获得判定结果。因此，判定结果可包括同向的判定结果和反向的判定结果。调节模块303可基于不同的判定结果，结合摇头速度和伸缩速度调节抗蛇行减振器的阻尼力。进一步的，若判定结果为同向，即在摇头方向与促进其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，降低阻尼力；若判定结果为反向，即在摇头方向与抑制其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，根据摇头速度和伸缩速度对抗蛇行减振器的阻尼力进行调节。

本发明实施例提供的抗蛇行减振器的控制系统，通过判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；并根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力；从而实现了根据摇头方向和伸缩方向对抗蛇行减振器的阻尼力进行的实时调节，适应了不同磨耗状态的车轮，满足了车辆在高速下的平稳性要求，适应了轨道交通运输快速、安全、舒适的需求。

本发明实施例提供了一种电子设备，如图5所示，该设备包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503上并可在处理器501上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的抗蛇行减振器的控制方法，例如包括：获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力。

此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的抗蛇行减振器的控制方法，例如包括：获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；判定摇头速度对应的摇头方向与伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；根据判定结果调节抗蛇行减振器的阻尼力。

以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种抗蛇行减振器的控制方法，其特征在于，包括：

获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；

判定所述摇头速度对应的摇头方向与所述伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；

根据所述判定结果调节所述抗蛇行减振器的阻尼力；其中，

若判定结果为同向，即在摇头方向与促进其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，所述根据所述判定结果调节所述抗蛇行减振器的阻尼力，包括：

通过将所述抗蛇行减振器的阻尼系数调节至最小，调节所述抗蛇行减振器的阻尼力；

若判定结果为反向，即在摇头方向与抑制其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，所述根据所述判定结果调节所述抗蛇行减振器的阻尼力，包括：

根据下式调节所述抗蛇行减振器的阻尼系数，以对所述抗蛇行减振器的阻尼力进行调节，

式中，β为调整因子，c为阻尼系数，v₁为摇头速度，v₂为伸缩速度。

2.根据权利要求1所述的抗蛇行减振器的控制方法，其特征在于，所述获取轨道车辆构架的摇头速度，包括：

通过设置于所述构架两侧的振动加速度传感器分别采集两侧的摇头加速度；

根据所述两侧的摇头加速度计算所述构架的实际摇头加速度；

对所述实际摇头加速度进行高通滤波，并积分获得所述摇头速度。

3.根据权利要求2所述的抗蛇行减振器的控制方法，其特征在于，所述根据所述两侧的摇头加速度计算所述构架的实际摇头加速度，包括：

其中，a为实际摇头加速度，a₁为一侧摇头加速度，a₂为另一侧摇头加速度。

4.根据权利要求1所述的抗蛇行减振器的控制方法，其特征在于，所述获取抗蛇行减振器的伸缩速度，包括：

通过设置于所述抗蛇行减振器内部的位置传感器采集所述抗蛇行减振器的位置信号；

对所述位置信号进行低通滤波，并微分获得所述伸缩速度。

5.根据权利要求1所述的抗蛇行减振器的控制方法，其特征在于，所述对所述抗蛇行减振器的阻尼力进行调节，包括：

根据所述阻尼系数，基于Sky-Hook算法调节所述抗蛇行减振器的电磁比例阀；其中，β＝1时，Sky-Hook算法为开关型Sky-Hook算法；β＝0时，Sky-Hook算法为理想型Sky-Hook算法。

6.一种抗蛇行减振器的控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取轨道车辆构架的摇头速度以及抗蛇行减振器的伸缩速度；

判定模块，用于判定所述摇头速度对应的摇头方向与所述伸缩速度对应的伸缩方向为同向或反向，获得判定结果；

调节模块，用于根据所述判定结果调节所述抗蛇行减振器的阻尼力其中，

若判定结果为同向，即在摇头方向与促进其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，所述根据所述判定结果调节所述抗蛇行减振器的阻尼力，包括：

通过将所述抗蛇行减振器的阻尼系数调节至最小，调节所述抗蛇行减振器的阻尼力；

若判定结果为反向，即在摇头方向与抑制其摇头加剧的减振器伸缩方向同向时，所述根据所述判定结果调节所述抗蛇行减振器的阻尼力，包括：

根据下式调节所述抗蛇行减振器的阻尼系数，以对所述抗蛇行减振器的阻尼力进行调节，

式中，β为调整因子，c为阻尼系数，v₁为摇头速度，v₂为伸缩速度。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述抗蛇行减振器的控制方法的步骤。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述抗蛇行减振器的控制方法的步骤。

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