CN117104291A - 一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质 - Google Patents

一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质 Download PDF

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CN117104291A CN202311218795.9A CN202311218795A CN117104291A CN 117104291 A CN117104291 A CN 117104291A CN 202311218795 A CN202311218795 A CN 202311218795A CN 117104291 A CN117104291 A CN 117104291A
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variable damping
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罗志翔
蒋忠城
郭冰彬
王先锋
刘国云
刘晓波
李登科
李超
何辉永
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CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质，涉及轨道交通技术领域。车体横向振动控制装置的控制器能够根据加速度传感器采集的横向振动加速度信号，得到车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，进而结合位移传感器采集的横向伸缩位移生成供可变阻尼减振器调节阻尼力的目标电流值。方案以车体振动加速度控制为目标，满足了对车体横向振动加速度的控制要求。由于车体横向振动由多方向分量合成，故利用车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量对可变阻尼减振器进行控制，使得控制策略更加合理全面。

Description

一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质
技术领域
本申请涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质。
背景技术
传统的轨道车辆车体横向振动主要通过转向架二系横向减振器进行控制。二系横向减振器是一种被动减振器，在车辆运行过程中，被动减振器的阻尼不能随轨道线路的变化而变化，导致其对车辆横向振动的减振效果有限。基于被动减振器所暴露出的问题，可变阻尼减振器被提出，并因其阻尼可变、体积小、能耗低，且失效时也能转为被动减振器得到了广泛的应用。
现有的可变阻尼减振器的控制策略常采用天棚阻尼算法进行控制。该算法主要以车体的横向振动速度控制为目标，对于车体的横向振动加速度控制并不一定达到最佳。然而实际的车体横向振动舒适性(或平稳性指标)取决于振动加速度，故当前可变阻尼减振器的控制策略无法满足对车体横向振动加速度的控制要求。
鉴于上述问题，如何解决现有可变阻尼减振器的控制策略无法满足对车体横向振动加速度的控制要求，是该领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质，以解决现有可变阻尼减振器的控制策略无法满足对车体横向振动加速度的控制要求的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种车体横向振动控制装置，包括：加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器；其中，所述加速度传感器、所述位移传感器和所述可变阻尼减振器均与所述控制器通信连接：
所述加速度传感器设置于轨道车辆的转向架上方的车体地板上，用于采集所述车体的横向振动加速度信号，并传输至所述控制器；
所述位移传感器设置于所述可变阻尼减振器上，用于采集所述可变阻尼减振器的横向伸缩位移，并传输至所述控制器；
所述控制器用于根据所述横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，并根据所述横向伸缩位移、所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值，传输所述目标电流值至所述可变阻尼减振器。
优选地，所述加速度传感器包括第一加速度传感器和第二加速度传感器；所述位移传感器包括第一位移传感器和第二位移传感器；所述可变阻尼减振器包括第一可变阻尼减振器和第二可变阻尼减振器；
所述第一加速度传感器、所述第一位移传感器和所述第一可变阻尼减振器对应设置在所述车体的前转向架处；所述第二加速度传感器、所述第二位移传感器和所述第二可变阻尼减振器对应设置在所述车体的后转向架处。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种车体横向振动控制方法，应用于包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器的车体横向振动控制装置；所述方法包括：
接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；
接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；
根据所述横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；
根据所述横向伸缩位移、所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；
传输所述目标电流值至所述可变阻尼减振器，以用于所述可变阻尼减振器根据所述目标电流值调节阻尼力。
优选地，所述接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号包括：
接收第一加速度传感器传输的第一横向振动加速度信号和第二加速度传感器传输的第二横向振动加速度信号；
对应地，所述接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移包括：
接收第一位移传感器传输的第一可变阻尼减振器的第一横向伸缩位移和第二位移传感器传输的第二可变阻尼减振器的第二横向伸缩位移。
优选地，所述根据所述横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量包括：
根据所述第一横向振动加速度信号和所述第二横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。
优选地，所述根据所述横向伸缩位移、所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值包括：
获取车辆定距、车体整备质量、车体摇头转动惯量和拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线；
根据所述车辆定距、所述车体整备质量、所述车体摇头转动惯量、所述车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，分别获取所述第一可变阻尼减振器对应的第一目标阻尼力和所述第二可变阻尼减振器对应的第二目标阻尼力；
根据所述第一横向伸缩位移获取所述第一可变阻尼减振器的第一横向振动速度，并根据所述第二横向伸缩位移获取所述第二可变阻尼减振器的第二横向振动速度；
根据所述拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、所述第一目标阻尼力和所述第一横向振动速度获取所述第一可变阻尼减振器对应的第一目标电流值，以用于将所述第一目标电流值传输至所述第一可变阻尼减振器；
根据所述拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、所述第二目标阻尼力和所述第二横向振动速度获取所述第二可变阻尼减振器对应的第二目标电流值，以用于将所述第二目标电流值传输至所述第二可变阻尼减振器。
优选地，获取所述车体摇头转动惯量包括：
获取整备质量下所述车体质心到轴心的距离；
根据所述距离和所述车体整备质量获取所述车体摇头转动惯量。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种车体横向振动控制系统，应用于包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器的车体横向振动控制装置；所述系统包括：
第一接收模块，用于接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；
第二接收模块，用于接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；
第一获取模块，用于根据所述横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；
第二获取模块，用于根据所述横向伸缩位移、所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；
传输模块，用于传输所述目标电流值至所述可变阻尼减振器，以用于所述可变阻尼减振器根据所述目标电流值调节阻尼力。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种控制器，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的车体横向振动控制方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的车体横向振动控制方法的步骤。
本申请所提供的车体横向振动控制装置，包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器；其中，加速度传感器、位移传感器和可变阻尼减振器均与控制器通信连接：加速度传感器设置于轨道车辆的转向架上方的车体地板上，用于采集车体的横向振动加速度信号，并传输至控制器；位移传感器设置于可变阻尼减振器上，用于采集可变阻尼减振器的横向伸缩位移，并传输至控制器；控制器用于根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，并根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值，传输目标电流值至可变阻尼减振器。本申请的有益效果在于，在车体横向振动控制装置中，控制器能够根据加速度传感器采集的横向振动加速度信号，得到车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量，进而结合位移传感器采集的横向伸缩位移生成供可变阻尼减振器调节阻尼力的目标电流值。可以看出，车体横向振动控制装置基于车体振动加速度控制为目标，满足了对车体横向振动加速度的控制要求；同时由于车体舒适性指标基于加速度进行计算得到，因此控制加速度比控制速度对提高舒适性指标更加实用。此外，由于轨道车辆车体的横向振动主要由车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量、摇头振动在横向方向上的分量合成得到，因此同时利用车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量对可变阻尼减振器进行控制，使得控制策略更加合理、全面，提高了控制效率。
此外，本申请还提供了一种车体横向振动控制方法、车体横向振动控制系统、控制器及介质，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种车体横向振动控制装置的示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种车体横向振动控制装置的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种车体横向振动控制方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种车体横向振动控制系统的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种控制器的示意图。
其中，9为车体，10为加速度传感器，11为位移传感器，12为控制器，13为可变阻尼减振器，101为第一加速度传感器，102为第二加速度传感器，111为第一位移传感器，112为第二位移传感器，131为第一可变阻尼减振器，132为第二可变阻尼减振器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质，以解决现有可变阻尼减振器的控制策略无法满足对车体横向振动加速度的控制要求的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
传统的轨道车辆车体横向振动主要通过转向架二系横向减振器进行控制。二系横向减振器是一种被动减振器，在车辆运行过程中，被动减振器阻尼不能随线路的变化而变化。轨道不平顺是车辆振动的主要来源，随着车辆的运营里程的增加，轨道状态会逐渐恶化，此时被动减振器无法根据轨道线路的变化改变其阻尼值，因而对车辆横向振动的减振效果有限。
可变阻尼减振器因其阻尼可变、且体积小、能耗低、失效时也能转为被动减振器从而得到了广泛的应用。现有的对可变阻尼减振器的控制策略常采用天棚阻尼算法进行控制，但由于该算法主要以车体的横向振动速度控制为目标，其振动加速度控制并不一定最佳。而车体的平稳性指标计算公式如下：
其中，Wz为平稳性指标值，a为加速度，f为振动频率，F(f)为与振动频率有关的加权系数。
可以看出，实际的车体横向振动的平稳性指标为对振动加速度进行处理得到。因此，对可变阻尼减振器的控制策略应满足对车体横向振动加速度的控制要求，从而提高车体的平稳性。基于此，本申请提供了一种车体横向振动控制装置。
图1为本申请实施例提供的一种车体横向振动控制装置的示意图。如图1所示，装置包括：加速度传感器10、位移传感器11、控制器12和可变阻尼减振器13；其中，加速度传感器10、位移传感器11和可变阻尼减振器13均与控制器12通信连接：
加速度传感器10设置于轨道车辆的转向架上方的车体9地板上，用于采集车体9的横向振动加速度信号，并传输至控制器12；
位移传感器11设置于可变阻尼减振器13上，用于采集可变阻尼减振器13的横向伸缩位移，并传输至控制器12；
控制器12用于根据横向振动加速度信号获取车体9的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，并根据横向伸缩位移、车体9的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值，传输目标电流值至可变阻尼减振器13。
在本实施例中，车体9横向振动控制装置主要包括加速度传感器10、位移传感器11、控制器12和可变阻尼减振器13；加速度传感器10、位移传感器11和可变阻尼减振器13均与控制器12通信连接。其中，加速度传感器10和位移传感器11主要用于信号采集。
具体地，加速度传感器10设置于轨道车辆的转向架上方的车体9地板上，用于采集车体9的横向振动加速度信号，并传输至控制器12。需要注意的是，本实施例中对于加速度传感器10在车体9地板上具体设置的位置不做限制，可设置在转向架上方的车体9地板上中心位置，还可设置在转向架上方的车体9地板上距中心位置预设距离的位置，根据具体的实施情况而定。此外，加速度传感器10的采集频率应至少为1000Hz，以保证横向振动加速度信号采集的完整性。位移传感器11安装在可变阻尼减振器13上，用于测量可变阻尼减振器13的横向伸缩位移，并将其传输至控制器12。
需要注意的是，由于加速度传感器10和位移传感器11都需要传输各自的数据至控制器12，为了使控制器12能够对应接收到传输的数据，在装置中应存在电流电压转换、信号滤波等电路结构，例如应至少包含电压放大器、低通滤波器和模数转换器，以通过上述电路结构对横向振动加速度信号和横向伸缩位移进行处理，保证控制器12能够接收到处理后的横向振动加速度信号和横向伸缩位移。
控制器12中存在控制算法，能够根据横向振动加速度信号获取车体9的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。进一步地，控制器12能够根据横向伸缩位移、车体9的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值，传输目标电流值至可变阻尼减振器13。
可以理解的是，可变阻尼减振器13的一端与转向架的构架相连，另一端与车体9的底架相连，从而通过施加阻尼力实现了对车体9横向振动的阻滞。转向架悬挂理想横向阻尼力存在上限值和下限值，限值的大小取决于设计部门提出的性能和减振器厂家的制造水平。
此外，可变阻尼减振器13可为磁流变减振器或者电磁阀减振器，在本实施例中不做限制，根据具体的实施情况而定。上述两种减振器能够通过改变电流的大小直接改变磁场的强度或电磁阀的开度，进而改变减振器阻尼力的大小。因此，当可变阻尼减振器13接收到目标电流值时，可根据目标电流值对应改变自身阻尼力，实现了阻尼力调节。
本实施例中，车体横向振动控制装置包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器；其中，加速度传感器、位移传感器和可变阻尼减振器均与控制器通信连接：加速度传感器设置于轨道车辆的转向架上方的车体地板上，用于采集车体的横向振动加速度信号，并传输至控制器；位移传感器设置于可变阻尼减振器上，用于采集可变阻尼减振器的横向伸缩位移，并传输至控制器；控制器用于根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，并根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值，传输目标电流值至可变阻尼减振器。由此可知，在车体横向振动控制装置中，控制器能够根据加速度传感器采集的横向振动加速度信号，得到车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量，进而结合位移传感器采集的横向伸缩位移生成供可变阻尼减振器调节阻尼力的目标电流值。可以看出，车体横向振动控制装置基于车体振动加速度控制为目标，满足了对车体横向振动加速度的控制要求；同时由于车体舒适性指标基于加速度进行计算得到，因此控制加速度比控制速度对提高舒适性指标更加实用。此外，由于轨道车辆车体的横向振动主要由车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量、摇头振动在横向方向上的分量合成得到，因此同时利用车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量对可变阻尼减振器进行控制，使得控制策略更加合理、全面，提高了控制效率。
图2为本申请实施例提供的另一种车体横向振动控制装置的示意图。为了提高车体横向振动的控制效果，在上述实施例的基础上，如图2所示，在一些实施例中，加速度传感器10包括第一加速度传感器101和第二加速度传感器102；位移传感器11包括第一位移传感器111和第二位移传感器112；可变阻尼减振器13包括第一可变阻尼减振器131和第二可变阻尼减振器132；
第一加速度传感器101、第一位移传感器111和第一可变阻尼减振器131对应设置在车体9的前转向架处；第二加速度传感器102、第二位移传感器112和第二可变阻尼减振器132对应设置在车体9的后转向架处。
具体地，由于车体一般共配置两个转向架，分别为前转向架和后转向架，在两个转向架中均设置有可变阻尼减振器。因此，为了避免仅对单个可变阻尼减振器进行控制并提高控制效率，在本实施例中，加速度传感器10包括第一加速度传感器101和第二加速度传感器102；位移传感器11包括第一位移传感器111和第二位移传感器112；可变阻尼减振器13包括第一可变阻尼减振器131和第二可变阻尼减振器132。
其中，第一加速度传感器101、第一位移传感器111和第一可变阻尼减振器131对应设置在车体的前转向架处；也就是说，第一加速度传感器101、第一位移传感器111和第一可变阻尼减振器131为车体横向振动控制装置的一组子装置。第二加速度传感器102、第二位移传感器112和第二可变阻尼减振器132对应设置在车体的后转向架处；也就是说，第二加速度传感器102、第二位移传感器112和第二可变阻尼减振器132为车体横向振动控制装置的另一组子装置。在具体实施中，两组子装置独立运行，但均与控制器12通信连接，并统一受控制器12的控制。
需要注意的是，为了保证对前后两组子装置控制的协调性，可具体将控制器12设置在车体中部位置，使其到前后转向架的距离相等。
本实施例中，从整车横向振动控制的思路出发，通过设置两组子装置对前后转向架进行协同控制，避免了现有控制策略中常对单个可变阻尼减振器进行控制，使车辆的横向振动控制效果更佳。
图3为本申请实施例提供的一种车体横向振动控制方法的流程图。方法应用于包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器的车体横向振动控制装置；如图3所示，方法包括：
S10：接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号。
S11：接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移。
S12：根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。
S13：根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值。
S14：传输目标电流值至可变阻尼减振器，以用于可变阻尼减振器根据目标电流值调节阻尼力。
在具体实施中，为了实现对可变阻尼减振器的阻尼力调节，控制器具体接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号，并接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移。根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。
需要注意的是，本实施例中对于车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量的具体获取过程不做限制，根据具体的实施情况而定。
进一步地，控制器根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值。本实施例中对于目标电流值具体获取过程不做限制，根据具体的实施情况而定。最后，控制器传输目标电流值至可变阻尼减振器，以用于可变阻尼减振器根据目标电流值调节阻尼力。
本实施例中，通过接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；传输目标电流值至可变阻尼减振器，以用于可变阻尼减振器根据目标电流值调节阻尼力。由此可知，控制器能够根据加速度传感器采集的横向振动加速度信号，得到车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量，进而结合位移传感器采集的横向伸缩位移生成供可变阻尼减振器调节阻尼力的目标电流值。可以看出，方案基于车体振动加速度控制为目标，满足了对车体横向振动加速度的控制要求；同时由于车体舒适性指标基于加速度进行计算得到，因此控制加速度比控制速度对提高舒适性指标更加实用。此外，由于轨道车辆车体的横向振动主要由车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量、摇头振动在横向方向上的分量合成得到，因此同时利用车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量对可变阻尼减振器进行控制，使得控制策略更加合理、全面，提高了控制效率。
由于在具体实施中可为车体的前后转向架均对应设置一组子装置，也就是将第一加速度传感器、第一位移传感器和第一可变阻尼减振器对应设置在车体的前转向架处，将第二加速度传感器、第二位移传感器和第二可变阻尼减振器对应设置在车体的后转向架处，因此在上述实施例的基础上，在一些实施例中，接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号包括：
S100：接收第一加速度传感器传输的第一横向振动加速度信号和第二加速度传感器传输的第二横向振动加速度信号。
对应地，接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移包括：
S110：接收第一位移传感器传输的第一可变阻尼减振器的第一横向伸缩位移和第二位移传感器传输的第二可变阻尼减振器的第二横向伸缩位移。
具体地，由于前后转向架均设置一组子装置，因此为了实现对前后转向架进行协同控制，在接收横向振动加速度信号时，具体需要接收第一加速度传感器传输的第一横向振动加速度信号和第二加速度传感器传输的第二横向振动加速度信号。对应地，在接收横向伸缩位移时，具体需要接收第一位移传感器传输的第一可变阻尼减振器的第一横向伸缩位移和第二位移传感器传输的第二可变阻尼减振器的第二横向伸缩位移。以此利用第一横向振动加速度信号和第一横向伸缩位移对前转向架的第一可变阻尼减振器进行控制，利用第二横向振动加速度信号和第二横向伸缩位移对后转向架的第二可变阻尼减振器进行控制。
在上述实施例的基础上，在一些实施例中，根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量包括：
S120：根据第一横向振动加速度信号和第二横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。
在具体实施中，假设第一横向振动加速度信号为ay1，第二横向振动加速度信号为ay2，则有如下公式：
其中，ay0为车体的横移振动加速度，为车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量，ayφ为车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量。
可以理解的是，基于上述公式可以得到车体的横移振动加速度ay0与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和/>同时获取到车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量ayφ。
在上述实施例的基础上，在一些实施例中，根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值包括：
S130：获取车辆定距、车体整备质量、车体摇头转动惯量和拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线。
具体地，为了获取目标电流值，首先获取车辆定距、车体整备质量、车体摇头转动惯量和拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线。需要注意的是，车辆定距L是指车辆前后两走行部分上车体支承间的距离，也称为车辆心盘中心距。车体整备质量Mc是车体的自重，即整车装备质量。车体摇头转动惯量Jcz可通过试验得到。在一些实施例中，为获取车体摇头转动惯量Jcz，还可获取整备质量下车体质心到轴心的距离r，根据距离r和车体整备质量Mc获取车体摇头转动惯量Jcz，具体如下：
Jcz＝Mcr；
图4为本申请实施例提供的拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线的示意图。如图4所示，拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线是可变阻尼减振器在进行稳态测试时获得的阻尼力、速度及电流三者间变化关系的曲线。基于该曲线，当得到其中两个数据时，可获取到第三个数据的值。本实施例中，为了获取可变阻尼减振器对应的目标电流值，应首先得到对应的最佳阻尼力和横向速度。
S131：根据车辆定距、车体整备质量、车体摇头转动惯量、车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，分别获取第一可变阻尼减振器对应的第一目标阻尼力和第二可变阻尼减振器对应的第二目标阻尼力。
进一步地，由于在具体实施中在前后转向架均设置了一组子装置，因此在计算可变阻尼减振器的最佳阻尼力时，应对应获取第一可变阻尼减振器对应的第一目标阻尼力和第二可变阻尼减振器对应的第二目标阻尼力，具体如下：
其中，FF为前转向架悬挂理想横向阻尼力，即第一目标阻尼力；FR为后转向架悬挂理想横向阻尼力，即第二目标阻尼力。
S132：根据第一横向伸缩位移获取第一可变阻尼减振器的第一横向振动速度，并根据第二横向伸缩位移获取第二可变阻尼减振器的第二横向振动速度。
进一步地，控制器中包括对横向伸缩位移进行微分处理的算法，因此控制器可根据第一横向伸缩位移Xy1进行微分，获取到第一可变阻尼减振器的第一横向振动速度Vy1；并根据第二横向伸缩位移Xy2进行微分，获取到第二可变阻尼减振器的第二横向振动速度Vy2。
S133：根据拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、第一目标阻尼力和第一横向振动速度获取第一可变阻尼减振器对应的第一目标电流值，以用于将第一目标电流值传输至第一可变阻尼减振器。
由于已知拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、第一目标阻尼力FF和第一横向振动速度Vy1，因此可根据上述数据得到第一可变阻尼减振器对应的第一目标电流值Iy1，从而将第一目标电流值Iy1传输至第一可变阻尼减振器，以便于第一可变阻尼减振器根据第一目标电流值Iy1调节自身阻尼力。
S134：根据拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、第二目标阻尼力和第二横向振动速度获取第二可变阻尼减振器对应的第二目标电流值，以用于将第二目标电流值传输至第二可变阻尼减振器。
由于已知拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、第二目标阻尼力FR和第二横向振动速度Vy2，因此可根据上述数据得到第二可变阻尼减振器对应的第二目标电流值Iy2，从而将第二目标电流值Iy2传输至第二可变阻尼减振器，以便于第二可变阻尼减振器根据第二目标电流值Iy2调节自身阻尼力。
以此，实现了可变阻尼减振器对应的目标电流值的获取。
在上述实施例中，对于车体横向振动控制方法进行了详细描述，本申请还提供车体横向振动控制系统对应的实施例。
图5为本申请实施例提供的一种车体横向振动控制系统的示意图。系统应用于包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器的车体横向振动控制装置；如图5所示，系统包括：
第一接收模块15，用于接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号。
第二接收模块16，用于接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移。
第一获取模块17，用于根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。
第二获取模块18，用于根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值。
传输模块19，用于传输目标电流值至可变阻尼减振器，以用于可变阻尼减振器根据目标电流值调节阻尼力。
在一些实施例中，第一接收模块15包括：
第一接收子模块，用于接收第一加速度传感器传输的第一横向振动加速度信号和第二加速度传感器传输的第二横向振动加速度信号。
对应地，第二接收模块16包括：
第二接收子模块，用于接收第一位移传感器传输的第一可变阻尼减振器的第一横向伸缩位移和第二位移传感器传输的第二可变阻尼减振器的第二横向伸缩位移。
在一些实施例中，第一获取模块17包括：
第一获取子模块，用于根据第一横向振动加速度信号和第二横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。
在一些实施例中，第二获取模块18包括：
车辆信息获取模块，用于获取车辆定距、车体整备质量、车体摇头转动惯量和拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线。
目标阻尼力获取模块，用于根据车辆定距、车体整备质量、车体摇头转动惯量、车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，分别获取第一可变阻尼减振器对应的第一目标阻尼力和第二可变阻尼减振器对应的第二目标阻尼力。
横向振动速度获取模块，用于根据第一横向伸缩位移获取第一可变阻尼减振器的第一横向振动速度，并根据第二横向伸缩位移获取第二可变阻尼减振器的第二横向振动速度。
第一目标电流值获取模块，用于根据拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、第一目标阻尼力和第一横向振动速度获取第一可变阻尼减振器对应的第一目标电流值，以用于将第一目标电流值传输至第一可变阻尼减振器。
第二目标电流值获取模块，用于根据拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、第二目标阻尼力和第二横向振动速度获取第二可变阻尼减振器对应的第二目标电流值，以用于将第二目标电流值传输至第二可变阻尼减振器。
在一些实施例中，车辆信息获取模块包括：
距离获取模块，用于获取整备质量下车体质心到轴心的距离。
车体摇头转动惯量获取模块，用于根据距离和车体整备质量获取车体摇头转动惯量。
本实施例中，车体横向振动控制系统包括第一接收模块、第二接收模块、第一获取模块、第二获取模块和传输模块。车体横向振动控制系统在运行时能够实现上述车体横向振动控制方法的全部步骤。通过接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；传输目标电流值至可变阻尼减振器，以用于可变阻尼减振器根据目标电流值调节阻尼力。由此可知，控制器能够根据加速度传感器采集的横向振动加速度信号，得到车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量，进而结合位移传感器采集的横向伸缩位移生成供可变阻尼减振器调节阻尼力的目标电流值。可以看出，方案基于车体振动加速度控制为目标，满足了对车体横向振动加速度的控制要求；同时由于车体舒适性指标基于加速度进行计算得到，因此控制加速度比控制速度对提高舒适性指标更加实用。此外，由于轨道车辆车体的横向振动主要由车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量、摇头振动在横向方向上的分量合成得到，因此同时利用车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量对可变阻尼减振器进行控制，使得控制策略更加合理、全面，提高了控制效率。
图6为本申请实施例提供的一种控制器的示意图。如图6所示，控制器包括：
存储器20，用于存储计算机程序。
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的车体横向振动控制方法的步骤。
本实施例提供的控制器可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的车体横向振动控制方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于车体横向振动控制方法涉及到的数据。
在一些实施例中，控制器还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对控制器的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本实施例中，控制器包括存储器和处理器。存储器用于存储计算机程序。处理器用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的车体横向振动控制方法的步骤。通过接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；传输目标电流值至可变阻尼减振器，以用于可变阻尼减振器根据目标电流值调节阻尼力。由此可知，控制器能够根据加速度传感器采集的横向振动加速度信号，得到车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量，进而结合位移传感器采集的横向伸缩位移生成供可变阻尼减振器调节阻尼力的目标电流值。可以看出，方案基于车体振动加速度控制为目标，满足了对车体横向振动加速度的控制要求；同时由于车体舒适性指标基于加速度进行计算得到，因此控制加速度比控制速度对提高舒适性指标更加实用。此外，由于轨道车辆车体的横向振动主要由车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量、摇头振动在横向方向上的分量合成得到，因此同时利用车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量对可变阻尼减振器进行控制，使得控制策略更加合理、全面，提高了控制效率。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以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，本申请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全部或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，执行本申请各个实施例所述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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。通过接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；根据横向振动加速度信号获取车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；根据横向伸缩位移、车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；传输目标电流值至可变阻尼减振器，以用于可变阻尼减振器根据目标电流值调节阻尼力。由此可知，控制器能够根据加速度传感器采集的横向振动加速度信号，得到车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量，进而结合位移传感器采集的横向伸缩位移生成供可变阻尼减振器调节阻尼力的目标电流值。可以看出，方案基于车体振动加速度控制为目标，满足了对车体横向振动加速度的控制要求；同时由于车体舒适性指标基于加速度进行计算得到，因此控制加速度比控制速度对提高舒适性指标更加实用。此外，由于轨道车辆车体的横向振动主要由车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量、摇头振动在横向方向上的分量合成得到，因此同时利用车体的横移振动加速度、车体的侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及车体的摇头振动在横向方向上的加速度分量对可变阻尼减振器进行控制，使得控制策略更加合理、全面，提高了控制效率。
以上对本申请所提供的一种车体横向振动控制装置、方法、系统、控制器及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种车体横向振动控制装置，其特征在于，包括：加速度传感器(10)、位移传感器(11)、控制器(12)和可变阻尼减振器(13)；其中，所述加速度传感器(10)、所述位移传感器(11)和所述可变阻尼减振器(13)均与所述控制器(12)通信连接：
所述加速度传感器(10)设置于轨道车辆的转向架上方的车体(9)地板上，用于采集所述车体(9)的横向振动加速度信号，并传输至所述控制器(12)；
所述位移传感器(11)设置于所述可变阻尼减振器(13)上，用于采集所述可变阻尼减振器(13)的横向伸缩位移，并传输至所述控制器(12)；
所述控制器(12)用于根据所述横向振动加速度信号获取所述车体(9)的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，并根据所述横向伸缩位移、所述车体(9)的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值，传输所述目标电流值至所述可变阻尼减振器(13)。
2.根据权利要求1所述的车体横向振动控制装置，其特征在于，所述加速度传感器(10)包括第一加速度传感器(101)和第二加速度传感器(102)；所述位移传感器(11)包括第一位移传感器(111)和第二位移传感器(112)；所述可变阻尼减振器(13)包括第一可变阻尼减振器(131)和第二可变阻尼减振器(132)；
所述第一加速度传感器(101)、所述第一位移传感器(111)和所述第一可变阻尼减振器(131)对应设置在所述车体(9)的前转向架处；所述第二加速度传感器(102)、所述第二位移传感器(112)和所述第二可变阻尼减振器(132)对应设置在所述车体(9)的后转向架处。
3.一种车体横向振动控制方法，其特征在于，应用于包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器的车体横向振动控制装置；所述方法包括：
接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；
接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；
根据所述横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；
根据所述横向伸缩位移、所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；
传输所述目标电流值至所述可变阻尼减振器，以用于所述可变阻尼减振器根据所述目标电流值调节阻尼力。
4.根据权利要求3所述的车体横向振动控制方法，其特征在于，所述接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号包括：
接收第一加速度传感器传输的第一横向振动加速度信号和第二加速度传感器传输的第二横向振动加速度信号；
对应地，所述接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移包括：
接收第一位移传感器传输的第一可变阻尼减振器的第一横向伸缩位移和第二位移传感器传输的第二可变阻尼减振器的第二横向伸缩位移。
5.根据权利要求4所述的车体横向振动控制方法，其特征在于，所述根据所述横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量包括：
根据所述第一横向振动加速度信号和所述第二横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量。
6.根据权利要求5所述的车体横向振动控制方法，其特征在于，所述根据所述横向伸缩位移、所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值包括：
获取车辆定距、车体整备质量、车体摇头转动惯量和拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线；
根据所述车辆定距、所述车体整备质量、所述车体摇头转动惯量、所述车体的横移振动加速度与侧滚振动在横向方向上的加速度分量二者的和以及摇头振动在横向方向上的加速度分量，分别获取所述第一可变阻尼减振器对应的第一目标阻尼力和所述第二可变阻尼减振器对应的第二目标阻尼力；
根据所述第一横向伸缩位移获取所述第一可变阻尼减振器的第一横向振动速度，并根据所述第二横向伸缩位移获取所述第二可变阻尼减振器的第二横向振动速度；
根据所述拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、所述第一目标阻尼力和所述第一横向振动速度获取所述第一可变阻尼减振器对应的第一目标电流值，以用于将所述第一目标电流值传输至所述第一可变阻尼减振器；
根据所述拉伸和压缩阻尼力-速度-电流变化曲线、所述第二目标阻尼力和所述第二横向振动速度获取所述第二可变阻尼减振器对应的第二目标电流值，以用于将所述第二目标电流值传输至所述第二可变阻尼减振器。
7.根据权利要求6所述的车体横向振动控制方法，其特征在于，获取所述车体摇头转动惯量包括：
获取整备质量下所述车体质心到轴心的距离；
根据所述距离和所述车体整备质量获取所述车体摇头转动惯量。
8.一种车体横向振动控制系统，其特征在于，应用于包括加速度传感器、位移传感器、控制器和可变阻尼减振器的车体横向振动控制装置；所述系统包括：
第一接收模块，用于接收加速度传感器采集并传输的车体的横向振动加速度信号；
第二接收模块，用于接收位移传感器采集并传输的可变阻尼减振器的横向伸缩位移；
第一获取模块，用于根据所述横向振动加速度信号获取所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量；
第二获取模块，用于根据所述横向伸缩位移、所述车体的横移振动加速度、侧滚振动在横向方向上的加速度分量以及摇头振动在横向方向上的加速度分量获取目标电流值；
传输模块，用于传输所述目标电流值至所述可变阻尼减振器，以用于所述可变阻尼减振器根据所述目标电流值调节阻尼力。
9.一种控制器，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求3至7任一项所述的车体横向振动控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求3至7任一项所述的车体横向振动控制方法的步骤。
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