最近的车体倾摆系统技术动向(待续)
摆式列车信号检测系统的研究及体会
跑的线路上 ， 超高是根据货车的平均运行速度来确定
的。由于客 车 的平 均运 行速 度远 大 于货 车 的平 均 运行
速度 ， 因此超高 的大小对 于客车是远远不够 的。为了 改变这种状况 ， 可以使列车进入曲线时车体 向轨道超 高的方向再倾摆一定的角度 。 这实际上相 当增加了外 轨的有效超高 ，从而增大了重力加速度的横 向分量 ，
式中 ：Ｒ 一 曲线半径
ｈ 一外 轨超 高
卜 轨距
超高 的大小是根据曲线半径和列车通过 的速度
来确定的 ， 考 虑 到 列 车运 行 的安 全 性 ， 一般 在 客货 混
路的曲线半径和超高无法测出。 用陀螺仪只能测 出线 路超高的大小 。 采用陀螺仪检测系统附加加速度传感 器补偿则既可测 出超高的大小 ， 又可测 出未平衡加速 度， 从而可 以推算出曲线半径 的大小 。 目前世界上的 摆式列车均采用这三种方式 ， 而更多的是采用陀螺仪
参数 。 根据信号 的检测方式来看 ， 常用 的有三种 ： 加速 度传感器检测系统 、 陀螺仪检测系统 、 陀螺仪检测系 统加加速度传感器补偿。 采用加速度传感器输 出的剩 余离心加速度信号是一种 比较简单 的方法 ， 但 由于混
有 线 路 的 随 机 干扰 ， 必 须 有 较 好 的 滤波 装 置 ， 另 外 线
摆 。根据欧洲等 国家 的应用经验 ， 采用主动摆可使列
车 速度 提 高 ３ ０ ％左 右 。根 据 我 国 的实际 情况 ， 摆 式 列 车 的研 制应 采用 主 动摆 方式 。
为 了降低离心力 ，通常采用的办法是设置外轨超高 。 在有超高的曲线上 ， 车体 向内侧倾斜 ， 使离心加速度
被重 力 加速 度 的横 向分量 抵消 一部 分 。离心 加速 度可
车辆主动悬架技术的现状和发展趋势
第21卷增刊2000年8月 兵工学报A CTA A RM AM EN TA R IIV o l121Supp l1A ug1 2000车辆主动悬架技术的现状和发展趋势王国丽 顾亮 孙逢春(北京理工大学,北京,100081)摘要 主动悬架能大幅度改善悬架的性能。
本文简要地介绍了车辆主动悬架技术的现状,阐述了最优控制、自适应控制等方法,给出了流量控制和压力控制两种控制方式,并指出了主动悬架的发展方向。
关键词 车辆;主动悬架;综述中图分类号 TJ81+0.332 车辆行驶时,由路面不平等因素引起振动,影响乘坐舒适性和操纵稳定性,甚至影响行驶速度,损坏车辆的零部件和运载的货物。
同时车辆振动也是车内噪声的主要来源。
车辆减振主要是通过使用车辆悬架系统来完成。
设计或优化设计方法选择,一经选定,在车辆行驶过程中就无法进行调节,因而不能适应车辆参数、运行工况等的复杂多变。
在某个特定工况下按目标优化出的悬架系统,一旦载荷、车速和路况等发生变化,悬架在新的工况下便不再是最优。
为了克服这个缺陷,国外在50年代就提出了主动悬架的概念[1]。
主动悬架采用有源或无源可控元件组成一个闭环或开环的控制系统,根据车辆系统的运动状态和外部输入的变化(路面激励或驾驶员方向盘操作)作出反应,主动地调整和产生所需的控制力,使悬架始终处于最佳减振状态。
主动悬架由控制系统和执行机构组成,执行机构为有源液压系统的主动悬架简称全主动悬架,而无源主动悬架则简称半主动悬架。
半主动悬架由可调弹簧或可调阻尼器构成,与全主动悬架相比,最大优点是工作几乎不消耗发动机的功率,结构简单,造价较低,因此受到广泛重视[2]。
1 主动悬架系统的控制理论和方法111 最优控制由于地面对车辆的激励是一个随机的过程,所以这类研究的理论基础是线性随机最优控制理论,它通过建立系统的状态方程提出控制目标和加权系数,再应用控制理论求解所设目标下的最优控制规律。
应用于悬架控制的最优控制方法主要可分为两种:传统的线性最优控制(L inear Op ti m al Con tro l)和最优预测控制(P review Con tro l)。
日本新干线N700系电动车组车体倾摆系统
［］ Ｃｈ ，Ｈｕ ｇｊ，ｅ ａ．Ｍａ ｌｖＰ ｏ ｒｍ ｉ Ｋｏｅ ［ ］ ６ ｏ ｎ— ｔ １ ｅ ｇｅ ｒｇａ ｎ ｒａ Ｃ ．ＭＡＧＬ Ｖ Ｅ
２ ０ ０ ２，ｔ ｅ １ ｔ Ｉ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｌＣｏ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ａ ｎ ｔｃ ｌ ｖ ｔ — ｈ ７ ｈ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｅ ｃ ｎ Ｍ ｇ ｅ ｉａ ｌ Ｌｅ ｉ ｏ ｙ ａ
具体来说就是将位置信息列车自身位置与控制装置记录的map信息进行对照判断车辆运行位置是否是车体倾摆区间如果是车体倾摆区间则根据map信息中的曲线半径外轨超高的信息及速度信息为实现目标倾摆角度r的倾摆过程运算空气弹簧高度指令值下文记为指令值以该指令值与从传感器获得的空气弹簧高度的偏差为基础向各电磁阀发出开关指令
维普资讯
１ ２
文章 编 号 ： ０ ２ ７ １ （ ０ ６ ０ —０ ２０ １ ０ — ６ ０ ２ ０ ） ４０ １ —４
Ｉ拘 竣计 蠢
日本新 干线 Ｎ７Ｏ系 电动车组车体倾摆 系统 Ｏ
臼井
摘
俊一 ， （ 等 日）
要 ： 绍 了 ｌ本 新 干 线 Ｎ ０ 介 ａ ７ ０系 电 动 车 组 空 气 弹 簧 上 升 式 车 体 倾 摆 系统 的基 本 结 构 和性 能 。
的数字 控制 技术 组合 起 来 ， 成 了 最适 合 东 海 道 新 干 完
线 的车体倾 摆 系统 ， Ｎ７ ０系上 得 以采用 （ ２ 。 在 ０ 图 ）
２ ０ ７
２ 利 用车体倾摆降低横 向稳态加速度
列 车通 过 曲线 时 ， 客 感 觉 的 横 向加 速 度 的 静 态 旅 成分（ 下文 称横 向稳 态 加速 度 ） 普 通 车辆 可 用 下式 表 ，
此 ， 缩短 到达 时间 ， 要 提高 列 车的 曲线通 过速 度是有 效
商用车电控转向系统的发展现状与趋势
商用车电控转向系统的发展现状与趋势目录一、内容综述 (2)1.1 背景介绍 (3)1.2 研究意义 (4)二、商用车电控转向系统发展现状 (6)2.1 国内外技术对比 (7)2.2 关键技术发展 (8)2.2.1 传感器技术 (10)2.2.2 控制算法 (11)2.2.3 电源系统 (12)2.3 市场应用情况 (13)2.4 存在的问题与挑战 (14)三、商用车电控转向系统发展趋势 (16)3.1 技术创新方向 (17)3.1.1 高性能传感器技术 (18)3.1.2 智能化控制算法 (20)3.1.3 绿色能源与环保技术 (21)3.2 市场需求变化 (22)3.3 政策法规影响 (24)四、未来展望 (25)4.1 技术突破的重点领域 (26)4.2 市场竞争的焦点 (27)4.3 行业发展的潜在机遇与威胁 (28)五、结论 (29)5.1 研究成果总结 (30)5.2 对产业的建议与展望 (32)一、内容综述商用车电控转向系统作为现代商用车关键技术之一，其发展现状与趋势直接影响着整个商用车行业的进步。
随着科技的不断革新，电控转向系统在商用车领域的应用逐渐普及，其性能与智能化程度不断提高，为提升车辆的操控性、安全性及节能减排提供了有力支持。
技术成熟度的提升：随着相关技术的不断研发与实践，商用车电控转向系统的技术成熟度日益提高，系统稳定性、可靠性得到显著增强。
智能化和电动化趋势：随着自动驾驶技术的兴起，商用车电控转向系统正朝着智能化、电动化方向发展，具备更加精准的转向控制、自适应调节等功能。
市场需求增长：随着物流、运输等行业的发展，商用车市场需求持续增长，对高性能、智能化的电控转向系统需求亦随之增长。
更高的集成度：随着技术的进步，商用车电控转向系统将更多地集成其他功能，如自动驾驶辅助、车辆稳定控制等，实现更高程度的系统集成。
智能化和自动化：智能化将成为未来商用车电控转向系统的重要发展方向，通过先进的算法和传感器技术，实现自动调整、预测转向等功能。
摆式列车综述_待续_PierreMORON
的不连续。
应该说明的是, 如果曲线半径很大, 则正确跟踪缓
和曲线就更困难。因为这种曲线的超高较小, 因此, 其 缓和曲线较短。由于通过缓和曲线的时间更短, 因此有
2个理由需要缩短倾摆的时间。举例说明, 以 125 km / h
的速度通过半径 460 m 的圆曲线之前的缓和曲线时, 倾摆时间约 3 s; 以 165 km/ h 的速度通过半径 950 m
择的最大倾摆角速度为 6 (b) / s。
在这种意义上, 又出现了轨道平面随超高增加( 或
减小)
而倾斜的速度问题。对于传统列车,
速度
dD dt
被
限制在 60 mm/ s, 但是摆式列车超过了这一速度。对于 摆式列车, 这个限制可能会根据建议提高到 75 mm / s,
目前正在试验阶段。
这就是为什么舒适度指数( 见 k 标准和 UIC 规
内侧倾斜, 不应引起车轮对曲线外轨施加的载荷 Q( 轮
轨垂向力) 降至危险程度。总之须遵循以下关系式:
Y Q
<
01 8
某些山区的铁路网如瑞士和日本置以减小 Y 力。
1. 2. 2 倾摆角 H( 或校正值 C) 的注意事项
下面讨论装有倾摆装置的车辆其车体倾摆所遇到
至 0。校正值是完美的。然而, 试验组的成员仍然感到 不舒服。他们的不舒服仅仅是因为远方地平线上升或
下降引起的, 还是因为周围景色变化引起的?
因此, 除了限制欠超高( 如 260 mm) 以外, 还需要 采用一个较小的倾摆角。另外, 还应考虑车辆不能超出
限界。
倾摆角通常在 4b ~ 8b 之间, 这就不可能完全补偿 欠超高, 因此, 就在一定程度上余下了旅客感觉到的欠
一特定速度时才能补偿离心加速度的影响, 对客运和
提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究
ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０２３０１１２００１刘晓文１㊀徐晓美１㊀台永鹏１提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究摘要车辆高速转向时，车身向弯道外侧倾斜，严重时会导致侧翻事故．针对此问题，开展了提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．首先建立了考虑横摆和侧倾运动的六自由度车辆动力学模型；然后确定了车辆在转向运动时的期望侧倾角，并以此为控制目标设计主动侧倾控制器，使车身实际侧倾角逼近期望侧倾角．在不同行驶工况下，仿真研究了车身侧倾角㊁乘员感知加速度和横向载荷转移率，并考察了实现主动侧倾控制所需的主动悬架功耗和由主动侧倾引起的悬架动挠度变化．研究结果表明：主动侧倾控制能实现车辆转向时实际侧倾角迅速逼近期望侧倾角，且在复杂行驶工况下依然能使车辆具有良好的行驶稳定性；主动侧倾控制减小了悬架的动挠度峰值，使乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率都能快速接近零值，且实现主动侧倾的主动悬架功耗较小，保证了车辆的经济性能．关键词稳定性控制；主动侧倾控制；主动悬架；ＰＩＤ控制；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中图分类号Ｕ４６３ ４文献标志码Ａ收稿日期２０２３⁃０１⁃１２资助项目江苏省第十四批 六大人才高峰 项目（ＪＸＱＣ⁃２５）作者简介刘晓文，男，硕士生，主要从事车辆系统动力学与控制研究．１２７５８５４０６０＠ｑｑ．ｃｏｍ徐晓美（通信作者），女，博士，教授，主要从事车辆系统动力学与控制等方面的研究工作．ｘｘｍ１２０４８０＠１２６．ｃｏｍ１南京林业大学汽车与交通工程学院，南京，２１００３７０ 引言㊀㊀车辆高速转向时，由于车身向弯道外侧倾斜，不仅降低了驾乘人员的乘坐舒适性，而且还会导致侧翻事故，威胁驾乘人员的生命安全．为了改善这种状况，多种提高车辆转向稳定性的方法被提出［１⁃２］，包括：改变悬架刚度或阻尼系数［３⁃４］；在横向稳定杆上加入控制器，对横向稳定杆实施主动或半主动控制［５］；通过主动或半主动悬架对车身侧倾角和因侧倾引起的侧向力矩进行调节，即所谓的车身主动侧倾控制．车身主动侧倾是指在车辆转向行驶时，通过主动使车身向弯道内侧倾斜一定角度，以平衡车辆高速转向时因离心力作用而使车身向弯道外侧侧倾的侧倾力矩，从而达到提高车辆弯道行驶的平顺性和稳定性的目的［６⁃８］．车身主动侧倾的研究经历了从提出控制方法到方法验证，再到机构设计与方案实现等过程．Ｐｉｙａｂｏｎｇｋａｒｎ等［９］提出主动侧倾的两种控制方法，即ＲＨＣ（ＲｅｃｅｄｅＨｏｒｉｚｏｎＣｏｎｔｒｏｌ）和ＤＴＣ（ＤｉｒｅｃｔＴｉｌｔＣｏｎｔｒｏｌ），前者通过道路曲率的预瞄使车身的侧倾与驾驶员的转向操作产生同步，后者则采用侧倾机构直接将车辆侧倾至最佳角度．Ｐｈａ⁃ｎｏｍｃｈｏｅｎｇ等［１０］建立了车辆的六自由度横向动力学模型，针对ＤＴＣ方案能耗大㊁转向侧倾不同步等问题开展了优化研究．在此基础上，Ｊｅｏｎ等［１１］提出一种配备主动或半主动悬架的车辆侧倾模型，通过整车试验研究，验证了此主动侧倾车辆模型的估计精度．刘平义等［１２］提出一种主动侧倾角计算方法，得到用于平衡车辆稳态转向侧向力矩的车辆主动侧倾角，并通过一种窄型车辆的转向试验研究验证了所提出的主动侧倾角计算方法的可靠性．凌俊威［１３］提出一种慢主动悬架实现车身主动逆向侧倾控制，在不恶化平顺性的条件下，改善了车辆的操纵性和安全性．张曦月［１４］提出一种结合车辆行驶状态和道路信息的稳定边界辨识方法，基于动态约束的车辆侧向稳定性控制方法使车辆向内侧倾，并通过硬件在环试验，验证了所提控制策略能有效保证车辆在极限工况下行驶的稳定性．上述研究主要侧重于车辆侧倾模型以及主动侧倾控制算法的研究，并没有考虑路面状况和转向工况对主动侧倾效果的影响．本文以某两轴车辆为研究对象，主要探讨在不同路面激励和不同转向工况下主动侧倾车辆的车身侧倾角㊁乘员感知加速度和横向载荷转移率，并评价车身主动侧倾引起的悬架动挠度和悬架功耗，以期为车身主㊀㊀㊀㊀动侧倾控制提供理论参考．１㊀车辆动力学模型基于相关动力学理论和车辆受力与运动情况，建立包括车辆横摆与侧倾运动在内的六自由度车辆动力学模型．１ １㊀两自由度转向模型图１为简化的两自由度线性转向模型．在此平面模型中，作如下假设：不考虑地面切向力对轮胎侧偏特性的影响；不考虑轮胎回正力矩以及轮胎侧偏特性的变化；不考虑空气阻力；不考虑转向系统的影响，车辆的转向输入为前轮转角；ｘ轴方向的车辆行驶速度ｖ不变．在此情况下，车辆只有沿ｙ轴方向的侧向运动和绕ｚ轴的横摆运动．图１㊀车辆侧向和横摆运动模型Ｆｉｇ １㊀Ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｄｅｌｏｆｌａｔｅｒａｌａｎｄｙａｗｍｏｔｉｏｎｓ图１中：ａ，ｂ分别为质心到前㊁后轴的距离；Ｆｆ，Ｆｒ分别为前㊁后轮受到的侧向力；δ为前轮转角；ψ为横摆角位移．所建车辆动力学方程如式（１）和（２）所示：ｍ㊆ｙ＋ｍ̇ψｖ－ｍｓｈ㊆θ＝Ｆｆｃｏｓδ＋Ｆｒ，（１）Ｉｚ㊆ψ＝ａＦｆ－ｂＦｒ，（２）其中，Ｆｆ＝２ｃｆδ－̇ｙ＋ａ̇ψｖæèçöø÷，Ｆｒ＝２ｃｒ－̇ｙ－ｂ̇ψｖæèçöø÷，式中：ｍ为整车质量；ｍｓ为簧上质量；ｈ为质心至侧倾中心的垂向距离；θ为车身侧倾角；Ｉｚ为横摆转动惯量；ｃｆ，ｃｒ分别为前㊁后轮的侧偏刚度．１ ２㊀四自由度侧倾模型由于离心力作用，车辆在转向时会向弯道外侧倾斜，前㊁后轴左右两侧车轮的垂直载荷也会发生变化．因此，为更准确地分析车辆的转向运动，需要考虑车厢侧倾运动以及悬架和车轮受到的地面激励对车辆转向运动的影响．图２为考虑车身侧倾和垂向运动的四自由度车辆简化模型．图２㊀车辆垂向和侧倾运动模型Ｆｉｇ ２㊀Ｖｅｈｉｃｌｅｍｏｄｅｌｏｆｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｒｏｌｌｍｏｔｉｏｎｓ图中：ｋｓ１，ｋｓ２分别为左㊁右悬架弹簧刚度；ｃｓ１，ｃｓ２分别为左㊁右悬架阻尼系数；ｆ１，ｆ２分别为左㊁右悬架可控阻尼力；ｍｕ１，ｍｕ２分别为左㊁右悬架簧下质量；ｚｕ１，ｚｕ２分别为左㊁右悬架簧下垂向位移；ｚｒ１，ｚｒ２分别为左㊁右车轮受到的地面垂直激励；ｚ为簧上质量的垂向位移．车辆侧倾运动动力学方程如式（３）所示：Ｉｘ㊆θ＝（Ｆｓ１－Ｆｓ２）ｄ＋ｍｓ（㊆ｙ＋̇ψｖ）ｈ＋ｍｓｇｈθｓｉｎθ＋Ｍｔ．（３）簧载质量垂向动力学方程如式（４）所示：ｍｓ㊆ｚ＝Ｆｓ１＋Ｆｓ２＋ｆ１＋ｆ２．（４）非簧载质量垂向动力学方程如式（５）所示：ｍｕ１㊆ｚｕ１＝－Ｆｓ１－ｋｔ１（ｚｕ１－ｚｒ１）－ｆ１，ｍｕ２㊆ｚｕ２＝－Ｆｓ２－ｋｔ２（ｚｕ２－ｚｒ２）－ｆ２，{（５）其中，Ｆｓ１＝－ｋｓ１（ｚｓ１－ｚｕ１）－ｃｓ１（̇ｚｓ１－̇ｚｕ１），Ｆｓ２＝－ｋｓ２（ｚｓ２－ｚｕ２）－ｃｓ２（̇ｚｓ２－̇ｚｕ２），ｚｓ１＝ｚ＋θｄ，ｚｓ２＝ｚ－θｄ，ｆ１＋ｆ２＝０，Ｍｔ＝ｆ１ｄ－ｆ２ｄ＝２ｆ１ｄ，ìîíïïïïïïïï式中：Ｉｘ为簧上质量绕ｘ轴的侧倾转动惯量；ｄ为车４２７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．辆轮距长度的一半；Ｍｔ为主动悬架控制力矩；ｋｔ１，ｋｔ２分别为左㊁右车轮垂向刚度．２㊀主动侧倾控制器设计２ １㊀期望侧倾角主动侧倾即希望车辆在转弯时车身主动向弯道内侧倾斜，使车辆受重力产生的力矩与受离心力产生的力矩相抵消，从而保证车辆转弯行驶的稳定性，使乘员感知侧向加速度接近于零．由重力产生的力矩如式（６）所示：ＭＧ＝ｍｓｇｈｓｉｎθ．（６）由离心力产生的力矩如式（７）所示：Ｍｆ＝ｍｓ（㊆ｙ＋ｖ̇ψ）ｈｃｏｓθ．（７）当ＭＧ＝Ｍｆ且车辆稳态行驶时，ｙ轴上的加速度为零，此时为车辆转弯时的理想状态，由此可得车辆主动侧倾期望侧倾角［１５］：θｄｅｓ＝ａｒｃｔａｎ（ｖ̇ψ／ｇ）．（８）作为评价主动侧倾控制效果的重要评价指标，乘员感知侧向加速度由３部分组成，即重力加速度㊁车身侧倾加速度和侧向加速度［１６］，如式（９）所示：ａｐｅｒ＝㊆ｙｃｏｓθ＋ｈ㊆θ－ｇｓｉｎθ．（９）横向载荷转移率ＬＴＲ（ＬａｔｅｒａｌＬｏａｄＴｒａｎｓｆｅｒＲａｔｉｏ）常用来评价车辆转向时的抗侧翻能力［１７］，其表达如式（１０）所示：ｒＬＴＲ＝ｍｓ㊆ｙｈ＋Ｉｘ㊆θ－ｍｓｇｈθｍｓｇｄ．（１０）２ ２㊀控制器设计基于ＰＩＤ设计车辆的主动侧倾控制器，其主要控制思想为：在车辆进行转向时，由陀螺仪检测车身侧倾角，并将其与期望侧倾角比较，得到误差并反馈给ＰＩＤ控制器；控制器接收到误差信息后计算达到期望侧倾角所需要的主动侧倾控制力矩；控制力矩通过悬架作用传递给车身，车辆簧上和簧下部分分别受到悬架力矩的作用，使车辆达到转向离心力产生的力矩与侧倾力矩相等的理想状态，从而提高车辆转弯时的侧倾稳定性．控制器的性能通常由系统的响应时间㊁稳态误差以及峰值响应等指标进行评价．ＰＩＤ控制器的参数调节包括调节比例系数Ｋｐ㊁积分系数Ｋｉ和微分系数Ｋｄ．在调参过程中，往往是先确定Ｋｐ系数，以加快系统的响应时间，最快程度上消除系统误差；接着引用Ｋｉ参数消除稳态误差以使得被控对象的数值达到给定值并减小系统的振荡；最后加入适量大小的Ｋｄ参数，减小系统的超调和振荡，改善系统的稳定性．图３为主动侧倾控制系统框图．设定车辆动力学系统输入为车速ｖ和前轮转角δ，输出为实际侧倾角θ；两自由度转向模型输出的横摆角速度和ｙ轴上的位移作为四自由度侧倾模型的输入；由四自由度侧倾模型算出实际侧倾角θ，实际侧倾角θ与期望侧倾角θｄｅｓ的差值反馈给ＰＩＤ控制器；控制器输出控制力矩Ｍｔ到四自由度侧倾模型，控制力矩Ｍｔ的计算式如式（１１）所示．Ｍｔ＝Ｋｐｅ（ｔ）＋Ｋｉʏｔ０ｅ（ｔ）ｄｔ＋Ｋｄｄｅ（ｔ）ｄｔ，（１１）式中，ｅ（ｔ）为实际侧倾角与期望侧倾角的差值．图３㊀主动侧倾控制系统框图Ｆｉｇ ３㊀Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ３㊀仿真结果及分析为验证所提出的控制策略与设计的控制器的有效性，在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下，以地面激励模拟车辆行驶中的地面干扰，对车辆的转向侧倾稳定性进行仿真研究．３ １㊀正弦路面激励下恒定车速变转角工况本节研究正弦路面激励下恒定车速和变前轮转角输入工况下车辆的转向稳定性问题．假设车辆以１０ｍ／ｓ的车速在幅值为０ ０４ｍ㊁频率为０ ０５６ｍ－１的正弦路面激励下行驶，前轮转角从π／３０逐渐增加至π／１５．图４ａ和４ｂ分别为在此工况下，无侧倾控制和有侧倾控制车辆侧倾角的变化，图４ｂ还给出了期望侧倾角．可见，无侧倾控制时车辆的侧倾角在车辆行驶过程中有较大幅度的波动，且侧倾角的稳定值远大于有侧倾控制时的侧倾角．在主动侧倾控制下，车身侧倾角很小，并且能在短时间内进入稳定状态，始终围绕期望侧倾角作小幅波动．前已述及，乘员感知侧向加速度表示乘员在车辆转向时的感知能力，也是反映车辆行驶侧向稳定５２７学报（自然科学版），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０图４㊀汽车车身侧倾角Ｆｉｇ ４㊀Ｒｏｌｌａｎｇｌｅｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙ性的一个重要指标．乘员感知侧向加速度越接近于零，车辆的转向行驶侧向稳定性就越好．图５为乘员感知侧向加速度响应曲线．由图５可以看出，无侧倾控制车辆的乘员感知侧向加速度在转向开始时达到较大值，然后起伏变化，但无法在短时间内稳定到零值；对于有侧倾控制的车辆，乘员感知侧向加速度在小幅波动后，车身姿态得到迅速调节，０ ４５ｓ后主动侧倾控制力矩与离心力产生的力矩几乎相互抵消，使得乘客感知侧向加速度接近于零．横向载荷转移率也是评价车辆转向性能的重要指标，其大小越接近于０，车辆的转向稳定性越好，抗侧翻能力越强．图６为无侧倾控制和侧倾控制下车辆横向载荷转移率ＬＴＲ的变化情况．由图６可见，两条ＬＴＲ曲线在经过初始的波动后，无侧倾控制车辆的ＬＴＲ值始终在大幅度波动，而主动侧倾控制车辆的ＬＴＲ值在短时间内迅速减小，０ ５ｓ后趋于稳定并维持在零值附近不变，即主动侧倾控制显著降低了车辆的横向载荷转移，大大减小了车辆的侧翻风险．悬架动挠度是汽车行驶平顺性的重要评价指标．图７所示为有侧倾控制和无侧倾控制下左㊁右后悬架动挠度的响应曲线．由图７可以看出，当车辆以变化的前轮转角转向行驶时，相比于无侧倾控制车辆，有侧倾控制车辆后悬架的动挠度峰值也得到了有效控制．这说明在转向工况下，主动侧倾控制可以明显改善车辆的行驶平顺性．图５㊀乘员感知侧向加速度Ｆｉｇ ５㊀Ｌａｔｅｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓ图６㊀横向载荷转移率Ｆｉｇ ６㊀Ｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｉｏ３ ２㊀复合路面激励下变车速变转角工况本节研究复合路面激励下变车速和变前轮转角输入工况下车辆的转向稳定性问题．复合路面由Ｃ级路面和前述正弦路面叠加而成．假设车辆以幅值为π／３０的正弦转角在复合路面上行驶，且行驶速度在６ｓ内从１０ｍ／ｓ加速到１３ｍ／ｓ．图８ａ和８ｂ分别为在此工况下，无侧倾控制和有侧倾控制车辆侧倾角的变化，图８ｂ也给出了期望侧倾角．由图８可见：在车辆前轮转角和速度都发生变化时，无侧倾控制车辆的车身侧倾角与期望值相差较大且一直处于振荡中，这说明无侧倾控制车辆在复合路面激励下变道变速行驶时车辆的行驶稳定性较差；而在侧倾控制６２７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．图７㊀左㊁右后悬架动挠度Ｆｉｇ ７㊀Ｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｌｅｆｔａｎｄｒｉｇｈｔｒｅａｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ图８㊀汽车车身侧倾角Ｆｉｇ ８㊀Ｒｏｌｌａｎｇｌｅｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙ下，实际车身侧倾角能很好地逼近期望值，并在零值附近小幅波动，这说明即便是在复杂行驶工况下，主动侧倾控制车辆依然具有良好的行驶稳定性．图９和图１０分别为有㊁无主动侧倾控制下的乘员感知侧向加速度与车身横向载荷转移率．可以看出：当车辆行驶在复合路面上时，这两项指标都会因为地面干扰发生振荡变化，都在一定范围内波动，但无侧倾控制车辆的乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率的波动范围更大，且所围绕波动的稳定值也较大；主动侧倾控制下的乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率基本在零值上下波动．图１１为复合路面激励下有侧倾控制和无侧倾控制时左后悬架动挠度响应曲线．由图１１可以看出：车辆在复合路面激励下变速转向行驶时，无侧倾控制车辆的左后悬架动挠度一直在较大幅度范围内波动；而有侧倾控制车辆的左后悬架动挠度的幅值明显低于无侧倾控制车辆，且在４ｓ后，基本维持在一个小范围内波动．显然，主动侧倾车辆在复合路面激励下变速转向行驶时的悬架动挠度更小．图９㊀乘员感知侧向加速度Ｆｉｇ ９㊀Ｌａｔｅｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓ图１０㊀横向载荷转移率Ｆｉｇ １０㊀Ｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｉｏ３ ３㊀主动悬架功耗评价主动侧倾车辆的经济性需要对主动悬架的功耗进行计算．假设车辆以固定速度和固定前轮转角在路面上转向行驶，忽略路面垂直激励的影响，对７２７学报（自然科学版），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０图１１㊀左后悬架动挠度Ｆｉｇ １１㊀Ｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｌｅｆｔｒｅａｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ主动侧倾控制系统进行仿真，考察主动侧倾车辆悬架的功耗．图１２为计算得到的主动悬架输出的控制力矩变化曲线．由图１２可知，每一侧悬架控制力矩约为１７００Ｎ㊃ｍ．由于悬架控制力矩是随时间变化的，所以可用积分法求主动悬架的功耗，如式（１２）所示：ʏｆ㊃（̇ｚ１－̇ｚ２）ｄｘ＝ʏＰｄｔ，（１２）式中：ｚ１，ｚ２分别表示簧上㊁簧下质量的位移量；ｆ表示悬架控制力．图１２㊀主动悬架控制力矩Ｆｉｇ １２㊀Ａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｔｏｒｑｕｅ图１３为左侧悬架的功耗，右侧悬架功耗与左侧悬架相当．由图１３可知，左侧悬架的功耗在０ １ｓ内迅速增大，经过小幅波动后达到稳定值，大小约为３００ｋＪ．显然，对于主动控制而言，此值是比较理想可行的，这表明主动侧倾在满足车辆稳定行驶的同时，能保证车辆良好的经济性能．如果需要减少功耗则需要减小悬架单位位移下的控制力大小，即在评价指标允许的合理范围内改变期望侧倾角，以使悬架单位位移下的控制力减小．图１３㊀左侧悬架功耗Ｆｉｇ １３㊀Ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｌｅｆｔｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ４ 结语基于某两轴车辆开展了车身主动侧倾控制研究，比较分析了有／无侧倾控制下车身侧倾角㊁乘员感知侧向加速度㊁横向载荷转移率㊁悬架动挠度的变化情况，并对主动侧倾控制下悬架功耗进行了计算，主要研究结论如下：１）在正弦路面激励㊁恒定车速㊁变前轮转角输入工况下，主动侧倾控制的车身侧倾角很小并且能在短时间内进入稳定状态，乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率在小幅波动后都能迅速接近于零，悬架的动挠度峰值也能得到有效控制．２）在复合路面激励㊁变车速㊁变前轮转角输入工况下，主动侧倾控制的车身侧倾角㊁乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率基本都在零值附近上下波动，悬架动挠度幅值明显低于无侧倾控制车辆．这表明，即便是在复杂行驶工况下，主动侧倾控制车辆依然具有良好的行驶稳定性和平顺性．３）主动侧倾控制车辆的悬架功耗较小，文中所研究车辆的悬架功耗约为３００ｋＪ，表明主动侧倾在满足车辆稳定行驶的同时，能保证车辆良好的经济性能．８２７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ［１］㊀付翔，杨凤举，黄斌，等．主动后轮转向四轮独立驱动车辆的协调控制［Ｊ］．江苏大学学报（自然科学版），２０２１，４２（５）：４９７⁃５０５ＦＵＸｉａｎｇ，ＹＡＮＧＦｅｎｇｊｕ，ＨＵＡＮＧＢｉｎ，ｅｔａｌ．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｃｔｉｖｅｒｅａｒｗｈｅｅｌｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｄｆｏｕｒｗｈｅｅｌｉｎｄｅ⁃ｐｅｎｄｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２１，４２（５）：４９７⁃５０５［２］㊀胡文，吴洋，陈盛钊，等．面向性能需求的动态调节消扭悬架参数匹配与动力学研究［Ｊ］．振动与冲击，２０１８，３７（２４）：１７２⁃１８０，２００ＨＵＷｅｎ，ＷＵＹａｎｇ，ＣＨＥＮＳｈｅｎｇｚｈａｏ，ｅｔａｌ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｉｅｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｔｏｒｓｉｏｎ⁃ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋ，２０１８，３７（２４）：１７２⁃１８０，２００［３］㊀ＳｕｎＷ，ＬｉＹＮ，ＨｕａｎｇＪＹ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｉｎ⁃ｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１７，２３（４）：５３９⁃５５４［４］㊀汪晓，于曰伟，周长城，等．渐变刚度板簧式轻卡悬架阻尼参数仿真设计［Ｊ］．计算机仿真，２０２０，３７（４）：１０７⁃１１２，２１４ＷＡＮＧＸｉａｏ，ＹＵＹｕｅｗｅｉ，ＺＨＯＵＣｈａｎｇｃｈｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍ⁃ｕｌａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｄａｍｐｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｌｉｇｈｔｔｒｕｃｋｓｕｓ⁃ｐｅｎｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｇｒａｄｕａｌｒｉｇｉｄｉｔｙｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｏｍ⁃ｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２０２０，３７（４）：１０７⁃１１２，２１４［５］㊀邱香，吴新宇，陈正科，等．考虑状态获取的主动前轮转向与主动横向稳定杆多目标集成控制［Ｊ］．机械科学与技术，２０２２，４１（３）：３８６⁃３９３ＱＩＵＸｉａｎｇ，ＷＵＸｉｎｙｕ，ＣＨＥＮＺｈｅｎｇｋｅ，ｅｔａｌ．Ｍｕｌｔｉ⁃ｏｂ⁃ｊｅｃｔｉｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｃｔｉｖｅｆｒｏｎｔｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｄａｃｔｉｖｅａｎｔｉ⁃ｒｏｌｌｂａｒｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｓｔａｔｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒ⁃ｉｎｇ，２０２２，４１（３）：３８６⁃３９３［６］㊀ＭａｓｈａｄｉＢ，ＭｏｓｔａｇｈｉｍｉＨ．Ｖｅｈｉｃｌｅｌｉｆｔ⁃ｏｆｆｍｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄａｎｅｗｒｏｌｌｏｖｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ［Ｊ］．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙ⁃ｎａｍｉｃｓ，２０１７，５５（５）：７０４⁃７２４［７］㊀周辰雨，周猛，余强，等．基于Ｔ⁃Ｓ模糊方法的车辆主动悬架多目标控制研究［Ｊ］．公路交通科技，２０２１，３８（１０）：１４４⁃１５２ＺＨＯＵＣｈｅｎｙｕ，ＺＨＯＵＭｅｎｇ，ＹＵＱｉａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｖｅｈｉｃｌｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＴ⁃Ｓｆｕｚｚｙｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓ⁃ｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２０２１，３８（１０）：１４４⁃１５２［８］㊀ＹｏｕｎＩ，ＩｍＪ，ＴｏｍｉｚｕｋａＭ．Ｌｅｖｅｌａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒａｌａｎｄｄｅｒｉｖａｔｉｖｅａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃｓ，２００６，４４（９）：６５９⁃６７４［９］㊀ＰｉｙａｂｏｎｇｋａｒｎＤ，ＫｅｖｉｃｚｋｙＴ，ＲａｊａｍａｎｉＲ．Ａｃｔｉｖｅｄｉｒｅｃｔｔｉｌｔｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｓｔａｂｉｌｉｔｙｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆａｎａｒｒｏｗｃｏｍｍｕｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，５（２）：７７⁃８９［１０］㊀ＰｈａｎｏｍｃｈｏｅｎｇＧ，ＲａｊａｍａｎｉＲ．Ｎｅｗｒｏｌｌｏｖｅｒｉｎｄｅｘｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｒｉｐｐｅｄａｎｄｕｎｔｒｉｐｐｅｄｒｏｌｌｏｖｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１３，６０（１０）：４７２６⁃４７３６［１１］㊀ＪｅｏｎＣ，ＮａＨ，ＹｏｕＳＨ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅｒｏｌｌｍｏｄｅｌｆｏｒａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＫｏｒｅａｎＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉ⁃ｎｅｅｒｓ，２０２０，２８（２）：１０９⁃１１５［１２］㊀刘平义，柯呈鹏，高偌霖，等．主动侧倾车辆设计与试验［Ｊ］．汽车工程，２０２０，４２（１１）：１５５２⁃１５５７，１５８４ＬＩＵＰｉｎｇｙｉ，ＫＥＣｈｅｎｇｐｅｎｇ，ＧＡＯＲｕｏｌｉｎ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｅｓｔｏｆａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，４２（１１）：１５５２⁃１５５７，１５８４［１３］㊀凌俊威．基于一种慢主动悬架的车身主动侧倾控制系统仿真研究［Ｄ］．北京：北京理工大学，２０１６ＬＩＮＧＪｕｎｗｅｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａｓｌｏｗ⁃ａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６［１４］㊀张曦月．基于稳定边界辨识的极限工况下车辆稳定性控制［Ｄ］．长春：吉林大学，２０２２ＺＨＡＮＧＸｉｙｕｅ．Ｖｅｈｉｃｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉ⁃ｃａｔｉｏｎｏｆｓｔａｂｉｌｉｔｙｂｏｕｎｄａｒｙｕｎｄｅｒｅｘｔｒｅｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ：ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０２２［１５］㊀姚嘉凌，王蒙，李智宏，等．基于主动悬架的车辆主动侧倾控制研究［Ｊ］．机械强度，２０１８，４０（３）：５３４⁃５３９ＹＡＯＪｉａｌｉｎｇ，ＷＡＮＧＭｅｎｇ，ＬＩＺｈｉｈｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ，２０１８，４０（３）：５３４⁃５３９［１６］㊀ＹｉｍＳ，ＫｉｍＮ，ＨｗａｎｇＳＷ，ｅｔａｌ．ＰｒｅｖｉｅｗｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｄｅｓｉｇｎｆｏｒａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈＶ２Ｖｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄａｍｐｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｎｔｒｏｌ，ＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ，２０１７，２３（１２）：１０２０⁃１０２６［１７］㊀ＪｉｎＺＬ，ＺｈａｎｇＬ，ＺｈａｎｇＪＬ，ｅｔａｌ．ＳｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄＨ⁃ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｒｉｐｐｅｄａｎｄｕｎｔｒｉｐｐｅｄｖｅｈｉｃｌｅｒｏｌｌｏｖｅｒ［Ｊ］．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃｓ，２０１６，５４（１０）：１４０５⁃１４２７ＩｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ１㊀ＸＵＸｉａｏｍｅｉ１㊀ＴＡＩＹｏｎｇｐｅｎｇ１１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｎｄＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ㊀２１００３７，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｔｉｌｔｉｎｇｏｆｖｅｈｉｃｌｅｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｏｕｔｓｉｄｅｏｆｔｈｅｃｕｒｖｅｃａｕｓｅｄｂｙｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｔｕｒｎｉｎｇｗｉｌｌｌｅａｄｔｏａｒｏｌｌ⁃ｏｖｅｒａｃｃｉｄｅｎｔｉｎｓｅｖｅｒｅｃａｓｅｓ．Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅＡｃｔｉｖｅＲｏｌｌＣｏｎｔｒｏｌ（ＡＲＣ）ｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｗａｓｓｔｕｄ⁃９２７学报（自然科学版），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２３，１５（６）：７２３⁃７３０ｉｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ．ＡｖｅｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｗｉｔｈｓｉｘＤｅｇｒｅｅｓｏｆＦｒｅｅｄｏｍ（ＤＯＦｓ）ｗａｓｅｓ⁃ｔａｂｌｉｓｈｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｂｏｔｈｙａｗａｎｄｒｏｌｌｍｏｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｖｅｈｉｃｌｅｒｏｌｌａｎｇｌｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ａｎｄａｎａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍａｋｅｔｈｅａｃｔｕａｌｒｏｌｌａｎｇｌｅａｐｐｒｏａｃｈｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｒｏｌｌａｎｇｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｏｂｔａｉｎｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｒｏｌｌａｎｇｌｅｓ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｅｓ，ａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｆｏｒｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＡＲＣｃａｎｍａｋｅｔｈｅａｃ⁃ｔｕａｌｒｏｌｌａｎｇｌｅｒａｐｉｄｌｙａｐｐｒｏａｃｈｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｒｏｌｌａｎｇｌｅ，ａｎｄｓｔｉｌｌｅｎｓｕｒｅｄｒｉｖｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｄｒｉｖｉｎｇｃｏｎｄｉ⁃ｔｉｏｎｓ；ｔｈｅＡＲＣｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｌａｔｅｒａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｃｅｉｖｅｄｂｙｏｃｃｕｐａｎｔｓａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒａｌｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｔｏｚｅｒｏ；ｔｈｅｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｆｏｒｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ ｓｅｃｏｎｏｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ；ａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＲＣ）；ａｃｔｉｖｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ；ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ０３７刘晓文，等．提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究．ＬＩＵＸｉａｏｗｅｎ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｔｅｅｒｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｖｉａａｃｔｉｖｅｒｏｌｌｃｏｎｔｒｏｌ．。
日本开发的车体倾摆系统
构
圈
转 杆
Ｌ Ｖ
装置用 于 车体倾 摆 系统 ， 文 称 之 为“ Ｖ 式 空气 弹 簧 本 Ｌ 倾 摆方 式 ” 图 ２ ， 区别 于 传 感 器 、 （ ）以 电磁 阀 等 现 有倾
１ Ｖ Ｅ的 倾 摆 概念 Ｓ
２０ ０ ５年 ３月 １ ９日开 始运营 的小 田急 电
铁公 司 ５ ０ ０型车辆 （ ００ 以下 简称 Ｖ Ｅ） 引 进 Ｓ ， 了 由 日本 车辆 制造株 式会社 开发 的倾 摆 角为
车 高控 制 装 置 （ ＨＣ）
２ 的空气 弹簧倾摆 系统 。 。 小 田急 电铁公 司 的 ＶＳ Ｅ特 快 车辆 所 采
气 弹 簧 式倾 摆 系统 ， 现 了外 轨 超 高 离 心 力 目标 为 ０的 倾 摆 。通 过 曲线 时 动 作 非 常 平 滑 ， 会 给 乘 客 带 来 不 实 不
舒适的感觉。
关 键 词 ： 体 ； 摆 系 统 ；日本 车 倾 中 图分 类 号 ： ２ Ｏ ３ Ｕ ７ ． 文献 标 识 码 ： Ｂ
ｖ ｒ ｍｏ ｔ ｎ ｎ ｇ ｔａ ｉｎ ｏ ｕ ｖ ，ａ ｄ ｗｉ ｏ ｒｎ ｎ ｎ ｏ ｏ ｔ ｂ ｅ ｆ ｅｉ ｇ ｔ ａ ｓ ｎ ｅ ｓ ｅ ｙ ｓ ｏ ｈ ｉ ｅ ｏ ｉ ｔ ｆａ ｃ ｒ ｅ ｎ ｌ ｎ ｔｂ ｉｇ ａ ｙ ｕ ｃ ｍｆ ｒ ａ ｌ ｅ ｌ Ｏ ｐ ｓ ｅ ｇ ｒ ． ｏ ｌ ｎ
Ｋｅ ｏ ｄ ：ａｂ ｄ ；ｔｔｎ ｙ ｔｍ ；Ｊｐ ｎ ｙｗ ｒｓ ｃ ｒ ｏ ｙ ｉ ｉｇ ｓ ｓｅ ｌ ａａ
近 年来提 高舒适度 的呼 声越来 越 高 ， 为此 ， 日本车 辆 制造株 式会社 利 用控 制技 术 、 息 化技 术 提 高走 行 信 装 置 的舒 适度 ， 开发 了机构 、 制装 置等硬件 以及 控制 控 逻辑、 程序 设计 等软 件 辆 横 向振 动 加 速 度 的车 体 倾 摆系统 等 。在 开发 时 ， 从多 角度进 行 了考 虑 ， 着重 但
摆式列车机电式倾摆机构的优化综述
①： 齿轮 箱 ② ： 行星齿轮 减速 器 ③ ： 电机 ④ ： 伺服 绞接 吊环头 ⑤： 齿轮 ⑥ ： 轴式作 动 器结 构 原 理 图 由于制 约 机 电式倾 摆 机 构 的 因素 有很 多， ： 行 的安 全 如 运 性 与可 靠性 、 摆 作动 器 的力 和功 率 、 摆 角度 以及 倾摆 过程 对 倾 倾 车体可利用空间的影响等等。因此在 设计倾摆机构时， 必须要 综合考虑这些因素 ， 将这些因素合理的结合在一起， 实现倾摆机 构的正常 、 高效的工作。 因此有必要对倾摆机构进行一些优化。 ２ 摆 式 列 车 的 特 点 在 讨 论 对 倾 摆 机 构进 行优 化之 前 ，我 们 先来 了解 一 下 使 用摆式列车的显著特点。 （） １ 投资少， 见效快。摆 式列车对线路条件要求较低 ， 只 需对现有线路稍作整治， 对基础设施稍作适 当的改进， 就能达 到 大 幅 度 提 速 的 目的 。 （） ２ 技术 成熟 ， 适合我国的地理状况 。 我国铁路线路复杂， 多曲线线路众多 ， 因此适合在多 曲线线路上推广摆式列车， 提 高区域的运输效率 。 （） 能 耗 ， 少 污 染 ， 护环 境 。 曲线 通 过 速度 的提 高 ３低 减 保 可 减 少 列 车 进 入 曲线 前 的 减 速 和通 过 曲线 后 的加 速 ，从 而 减 少 了列 车 牵 引 耗 能 。另 外 ， 由于 采 用 摆 式 列车 ， 需要 改造 既 不 有 线 路 ， 少 了对 环 境 的破 坏 ， 减 保护 了生 态 环 境 。 ３优化方法 目前 ， 对倾摆机构 的优化方法， 多数 的思路是首先建立数 学模型 ， 然后利用数学方法对模型进行优 化， 调整各个参数之 间的关系 ， 从而达 到最佳 的优化效果。
４ 结论
车辆侧倾稳定性分析与侧翻预警
本案例以某品牌轿车为例，介绍其在设计和生产过程中如何对车辆的侧倾稳定性和侧翻预 警进行联合优化。该品牌车型通过采用先进的动力学模型、优化结构设计、合理布置传感 器等方法，实现了对车辆侧倾稳定性和侧翻预警的联合优化。
车辆侧倾稳定性和侧翻预警联合优化结论
通过对某品牌轿车的车辆侧倾稳定性和侧翻预警进行联合优化，显著提高了该车型的安全 性能和行驶稳定性。在设计和生产过程中，注重对这两方面的性能进行优化，能够为驾驶 员和乘客提供更加安全、舒适的驾驶体验。
侧翻风险评估
基于侧翻识别结果，对车 辆的侧翻风险进行评估， 通常采用基于概率统计的 方法进行评估。
预警信号输出
一旦识别出车辆可能发生 侧翻，系统会立即输出预 警信号，提醒驾驶员采取 相应的避险措施。
车辆侧翻预警系统设计
传感器选择与布置
选择合适的传感器，如陀螺仪、加速度计等，并合理布置在车辆 的关键部位，以便准确监测车辆的动态性能。
车辆侧倾稳定性分析与侧翻预警
汇报人：
日期:
• 车辆侧倾稳定性分析 • 车辆侧翻预警系统 • 车辆侧倾稳定性与侧翻预警的关
系 • 案例分析与应用 • 总结与展望
01 车辆侧倾稳定性分析
车辆侧倾稳定性基本概念
01
车辆侧倾稳定性是指车辆在侧向 力作用下保持稳定不倾覆的能力 。
02
车辆侧倾稳定性的影响因素包括 车辆结构、重心位置、轮胎摩擦 力、空气动力学等。
实时性评估
评估系统的实时性，即从 识别到预警输出的时间延 迟。
鲁棒性评估
评估系统在各种工况下的 稳定性，如在不同道路条 件、车速、载荷等条件下 的表现。
03 车辆侧倾稳定性与侧翻预警的关系
摆式列车综述(待续)
设 想车辆 有 一个 内部 倾 摆 系 统 ， 以使 车 内 的旅 可 客摆 脱 这 种 加 速 度 ｙ 的影 响 ， 言 之 ， 车 体 与 走 行 ｇ 换 使
收稿 １ ｛０ ７０ —１ ３期 ２ ０— １１
图 １ （ ） 式 列车 ｂ摆
维普资讯
与超高 Ｄ 的单 位一 样 ， 为 ｍｍ。与此 欠 超 高相 对 应 均 的是旅 客感觉 到 的加速度 ， 式如 下 ： 公
Ｖ２ Ｉ Ｄ ｙ≈ — ａ 一 ≈ 一 一 ａ一 ≈ 一 一
—
图 １ （） 式 列 车 — — 欠 超 高 的 补 偿 ａ摆
ｅ
Ｋ ｇ
ｒ ｃ ｎ ａｒ ． ｅ ｅ ｔ３０ ｙｅ ｓ
Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｔｎ ｒ ｉ ；ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｉｇ ｔａ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ；ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｌ
１ 概述
１ １ 问题 的提 出 ．
装 置 之 间 成一 个 倾 摆 角 ｙ 。实 际上 ， 如果 这 个 角 的值
（ 待续）
要： 系统 介 绍 了 近 ３ Ｏ年 来 国 外 研 制 的 摆 式 列 车 的结 构 特 点 。 源自文 献 标 识 码 ： Ｂ
Ｓ ｒ ｅ ｆ Ｔｉｔｎ ａ ｎ Ｔｏ ＢｅＣｏ ｔ ｕ ｄ ｕ ｖ ｙ ｏ ｌｉ ｇ Ｔｒ ｉ ｓ（ ｎ ｉ ｅ ） ｎ
Ｐｉｒ ｅＭ ＯＲＯＮ （ ａ ｃ ） ｅｒ Ｆｒ ｎ ｅ
Ｖ一 ．
架 悬 ）的传 统方 式可 能不够 好 。 至 于轴 重 ， 些列 车的最 大轴 重可 以达 到 １ ， 某 ７ｔ像
现有的 Ｔ ＧＶ 摆式 列车 或未来 新 线 路上 运 行 的速 度 更 高、 通过 曲线 时间更 短 的 ＴＧＶ 摆式 列 车 。 对 于在 事 而 故 多发地 区非 常 曲折 的线 路上 运行 的 ＴＥ Ｒ动 车组 ， 轴 重最 好不 要超 过 １ 。 ６ｔ ＵＩ 程 ５ ８１ 见 §标 准和 ＵＩ 程 ） 议欠超 Ｃ规 １～（ Ｃ规 建 高 ，的 限度 见表 １ 。
最近的车体倾摆系统技术动向(续完)
头 车上 搭 载 的摇头 速率 传 感 器 计 算 摇 头 角 速 度 ， 以及
车辆 侧备 有 与 地 面 装 置 的地 点信 息 相 吻 合 的 曲线 信
息 ， 曲线检测 预 测成 为可 能 。 使
４ １ ４ 基 于 多 个 传 感 器 的 混 合 地 点 检 测 ．．
利 用速 度检 测 器计算 运 行速 度 ， 算 出线 路 曲率 ， 通 计 并
ＴＲ Ｚ的另 一 种地 点检 测 方法 ， 由预先 在车 辆 Ｙ— 是
侧 储存 的车体 横 向振 动加 速 度 数 据 ， 对 照与 运 行 中 并 所 得 到的数 据 的有关 运 算 结 果 ， 以得 到最 大 值 的那 点
作 为本 车位 置 ＿ 。 ４ ］
４ ２ ３ 利 用 摇 头速 率 曲率 微分值进行 监测 ， 以判 定 曲线 出 口、 口 。 入 ］
４ ２ ４ 根 据 地 面信 息 标 记 进 行 地 点检 测 ．．
虽然 该方 式正 处 于模 拟水 平 研 究 阶 段 ， 据文 献 但
小 田 急 电 铁 公 司 ５ ０ ０型 车 、 古 屋 铁 道 公 司 ００ 名
街 （ 日）
４ 地 点检 测 与 曲线 检 测
确定 列车 在线 路 上 的运 行 位 置 的 地 点检 测 ， 主要
法 ， 据列 车运 行状况 互 相校 正 ， 根 尝试进 行 高精 度 的地 点 检 测ｌ 。 据 报 道 ， 组 合 采 用 了多 普 勒 激 光 器 与 ２・ ］ 在 Ｄ Ｓ的情况 下 ， 地 点检 测误 差约 为 ３ｍ。 ＧＰ 其
以测定 列 车位 置 。之 后 ， 也提 出 了新 的列 车测 位方法 、 曲线检 测方 法 的方案 ， 进行 了试 验 。 并
用GPS定位系统控制车体倾摆
。 原， ・ 道 而 一 牵 接 位匿 现 定［］ ］金 藤罔铁 卓 Ｌ ／ 输蠲 触 力 卓测 Ｃ・
日本橇械学会第 ８回交通 － 物流部 大会蒂演 文集 ．９ ９ ２ ７ １ ９ ．２ －
２ｏ ３．
究方面发挥作用。正在考虑的具体的应用方式包括 ：
（）确定 以车 轮侧 面 为基 准 的车 轮 与轨 道 的接 触 １
摘 要： 阐述 了使用车载数据库 ， ＧＰ 将 Ｓ和 曲率 测定 相结合 来精 确测 定列 车 位置 的方法 。运行 试验证
实， 这种 系统 的定 位误 差小于 ４ｍ。 关键词 ： 摆式 列车 ；Ｇ ｓ Ｐ ｉ日本
中 国 分 类 号 ： ７ Ｕ２ １ 文献 标识 码 ： Ｂ
Ｐｏ ｉｉ ｎ Ｄｅ ｅ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｉ ｓｔｏ ｔｃ ｉ ｎ Ｓ ｓｅ Ｕｓｎｇ ＧＰＳ ｆ ｒＣａ － ｏ ｙ ＴｉｔＣｏ ｒ ｌ ｏ ｒ ｂ ｄ ｌ ｎｔ ｏ
制 车体 的倾 摆角 度 ， 除 由 曲线 参 数 和 运 行 速 度 所 决 消 定 的未 平衡 离心 加速 度 。这种 控制 系 统要 求工 作 十分
ห้องสมุดไป่ตู้
用为 列 车 自动停 车系 统安 装在 线路 上 的地 面线 圈作 位
置基 准点 ， 来计 算 运行 里程 。
上 述控 制方 法在 日本 得 到 了广 泛 的 应 用 ， 主 要 其 原 因是 受轨道 条 件所 限 。另一 个原 因是在 日本 窄轨 线 路 上 ， 有短 缓 和 曲线 的 小半 径 曲线非 常 多 ， 在不增 带 若 加 车 体倾 摆角 速 度 的前 提 下 提 高 曲线 通 过 速 度 ， 车 在
ｉｓ ｐ ｓｔ ｆ ｌｅ ｒ ｒ ｗａ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｉｉ ｉ ｒ ｏ ｓ ｌ ｓ ｈ ｎ ４ ｍ． ｏａ
低成本车体倾摆控制系统的开发
低成本车体倾摆控制系统的开发
森川真人;彭惠民
【期刊名称】《国外铁道车辆》
【年(卷),期】2010(047)001
【摘要】介绍了西日本铁路公司以进一步提高摆式车辆的乘坐舒适度、可靠性为目标,所开发的低成本简易新型倾摆控制系统,并给出了现车运行试验结果.
【总页数】5页(P23-27)
【作者】森川真人;彭惠民
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U271
【相关文献】
1.日本开发的车体倾摆系统 [J], 新村浩;牛晓妮;彭惠民
2.最近的车体倾摆系统技术动向(待续) [J], 榎本衛;彭惠民
3.最近的车体倾摆系统技术动向(续完) [J], 榎本衛;彭惠民
4.用GPS定位系统控制车体倾摆 [J], Kimiaki SASAKI;汪美玉
5.日本新干线N700系电动车组车体倾摆系统 [J], 臼井俊一;彭惠民
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汽车最新科技之 车辆随速主动转向技术
汽车最新科技之车辆随速主动转向技术汽车最新科技，展望明天，了解现在。
这一期让我们来看一看主动转向技术的发展。
从马车时代开始，车辆转向机构经历了很长的发展历程，到如今笨重的涡轮蜗杆结构大多被紧凑、精确的齿轮齿条结构所取代，动力转向也已普及，就连可变助力转向也不新鲜了。
随着电子工业的发展，各种转向系统逐渐走上舞台。
车辆在行驶时，主动转向系统能够在市区交通中确保最佳的驾乘舒适性，在车辆静止状态下，方向盘止点间的操作比常规转向系统的三圈多减少到了不足两圈。
这意味着，驾驶者在日常驾驶中几乎不再需要交叉双手转动方向盘，因此可以更加方便地操作方向盘上的按钮。
德系的三驾马车，奔驰宝马和奥迪分别发展了有自己特色的主动专项技术，这些技术虽不相同，但是都是为了让驾驶更加富有乐趣也更加轻松。
下面我们来看一下他们的独门绝技。
图为宝马5系宝马齿轮调节转向角度代表车型：宝马5系(参数配置图库)图为宝马主动转向机构宝马创新的主动式转向系统，彻底改变了传统的转向过程，使前车轮的转向角度可以完全按照驾驶者的意愿进行。
该系统中，在转向盘和转向轮之间装有一个电子控制的机械调控器，其中的行星齿轮有两个输入轴和一个输出轴，一个输入轴连接到转向盘，另一入输入轴则由电动机通过一个自锁式蜗轮蜗杆驱动机构控制，输出轴则与转向柱相连。
最终从输出轴传出的整体转向角度是由驾驶者输入的转向盘角度叠加上电动马达附加的角度而成。
此外，主动式转向系统的其他组成部件还包括判定当前驾驶条件和驾驶者指令的独立控制单元和多个传感器。
另外，主动式转向系统始终通过车载网络与DSC(动态稳定控制)单元联网。
主动转向系统最大的特点，就是依据驾驶条件，自动调节车辆转向传动比，从而增加或减小前轮的转向角度。
在低速时，电动机的作用与驾驶者转动转向盘的方向一致，转向传动比增大，可以减少驾驶者对转向力的需求。
在高速时，电动机的运转方向与驾驶者转动转向盘方向相反，这减少了前轮的转向角度，转向传动比减小，转向稳定性提高。
X2000新时速电动车组车体倾摆系统_杨榆
文章编号:1002-7602(2004)08-0014-05X2000新时速电动车组车体倾摆系统杨榆,应力军(中南大学交通运输学院,湖南长沙,410075)摘要:介绍了X2000新时速电动车组车体倾摆系统的设计原理、系统组成以及倾摆系统各组成部分的作用原理、系统监测和故障诊断功能,并列出了车体倾摆系统的设计参数。
关键词:电动车组;倾摆系统;技术参数中图分类号:U270.331+.7文献标识码:B1倾摆系统简介X2000新时速高速电动车组车体倾摆系统的设计是为了保证动车组通过曲线时能够使车体产生一定角度的倾摆,以平衡其横向加速度。
在以同一运行速度通过同一半径的曲线时,在X2000新时速动车组中乘客所感受到的横向力仅为普通客车中乘客所受横向力的30%,其余70%的横向力由于车体的倾摆而被抵消。
因此,摆式列车以比普通客车高的速度通过曲线时乘客并不感到不适。
X2000新时速动车组中所有的拖车上都安装有倾摆系统,而动车则没有安装。
车体倾摆系统包括液压收稿日期:2003-02-24;修订日期:2004-05-13作者简介:杨榆(1972-),男,工程硕士研究生。
系统和控制系统两部分。
在每辆拖车中都有相对于其他拖车独立工作的液压系统。
液压系统的作用是产生液压能源并驱动车体倾摆;控制系统的作用则是用于控制、调节和监测车体的倾摆(图1)。
图1控制系统框图车体的横向加速度值由安装在动车组前导转向架上的2个加速度计测得,该信号经滤波后发送到前导车辆的微机中,并按顺序传送到动车组的其他车辆中。
2倾摆系统组成倾摆系统的有效倾摆角为615b,最大倾摆角速度为4b/s 。
车体倾摆系统一旦发生故障将会导致旅客乘图2推杆回复力试验原理图6结论E14)1型制动缸在现有的<356mm旋压密封式制动缸的基础上重新设计优化后,完全能替代进口产品,满足出口货车装车与进口货车改造的使用要求。
E14)1型制动缸与国外同类产品相比其性能有一定的优势,但价格优势更为明显。
一种新的摆式列车倾摆控制系统的故障检测方法
一种新的摆式列车倾摆控制系统的故障检测方法
吴浩中;孙明昌;王开文
【期刊名称】《铁道车辆》
【年(卷),期】2001(039)002
【摘要】提出了一种利用未知输入观测器(UIO)对摆式列车倾摆控制系统进行故障检测的方法。
该方法运用代数变换进行干扰解耦，设计一个降阶未知输入观测器使残差对未知输入不敏感，而对故障敏感，通过一个简单阈值逻辑来检测故障。
通过计算机仿真证明了该方法的有效性。
【总页数】4页(P12-15)
【作者】吴浩中;孙明昌;王开文
【作者单位】西南交通大学机车车辆研究所,;四方机车车辆厂,;西南交通大学机车车辆研究所,
【正文语种】中文
【中图分类】U238
【相关文献】
1.基于PC104的摆式列车的倾摆控制系统的设计 [J], 王晓华;倪文波;王开文
2.摆式列车倾摆伺服控制系统的研究 [J], 刘晔;吴学杰
3.用LabVIEW实现基于LonWorks网络的摆式列车倾摆控制系统的可视化在线监测 [J], 王雪梅;倪文波
4.摆式列车倾摆系统及倾摆作动器的现状与展望 [J], 周平
5.基于模糊自适应PID的摆式列车倾摆控制系统研究 [J], 梁炜昭;刘后广;赵秀云
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客车侧倾与横摆动力学稳定集成控制系统（续1）
客车侧倾与横摆动力学稳定集成控制系统（续1）
褚端峰;李刚炎
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2010(000)008
【摘要】客车在急转弯时,侧倾运动对其横向载荷转移率和轮胎垂向受力的改变,不仅会引起侧翻事故,还会对横摆运动产生重要影响。
文章综合分析客车侧倾、横摆动力学及其耦合关系,建立耦合动力学模型。
采用差动制动和主动式防倾杆等主动控制方法,并基于滑模控制理论设计集成控制系统。
仿真结果表明,该系统可提高客车侧倾与横摆动力学稳定性,实现客车防侧翻和防侧滑的综合功能。
【总页数】3页(P30-32)
【作者】褚端峰;李刚炎
【作者单位】武汉理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】U211.5
【相关文献】
1.客车侧倾与横摆动力学稳定集成控制系统(续1) [J], 禇端峰;李刚炎
2.客车侧倾与横摆动力学稳定集成控制系统（续2） [J], 褚端峰;李刚炎
3.客车侧倾与横摆动力学稳定集成控制系统(续2) [J], 褚端峰;李刚炎
4.应用变刚度横向稳定杆的客车侧倾控制 [J], 李俊伟;唐应时;王为才;付建朝;柴天
5.全承载客车侧倾优化及空心稳定杆的应用 [J], 童剑铭;曲金亮
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简述摆式列车的倾斜方式及特点
简述摆式列车的倾斜方式及特点摆式列车是一种特殊的列车形式，它在行驶过程中可以通过倾斜车体来保持乘客的舒适度和安全性。
摆式列车的倾斜方式是通过车体的倾斜来平衡离心力，从而使乘客在列车行驶过程中感受到较小的侧向加速度，减少乘坐不适感。
摆式列车的倾斜方式有两种：动态倾斜和被动倾斜。
动态倾斜是指列车在行驶过程中根据车辆的实时信息和运行状态来调整车体的倾斜角度。
列车上配备了各种传感器和控制系统，可以实时监测列车的速度、加速度、倾斜角度等信息，并根据这些信息来计算出最佳的倾斜角度。
通过控制车体的倾斜，可以使列车在车辆行驶过弯道或变换轨道时保持平稳，减小侧向加速度，提高乘客的舒适度。
被动倾斜是指列车在设计阶段就确定了固定的倾斜角度，车体的倾斜不会随着列车行驶状态的变化而调整。
被动倾斜列车通常会在设计阶段根据列车行驶的曲线半径和速度来确定最佳的倾斜角度，以保证在行驶过程中乘客的舒适度和安全性。
被动倾斜列车相对于动态倾斜列车来说更加简单和稳定，但在行驶过程中不能根据实时的行驶状态进行调整，可能会导致在某些行驶情况下乘客感受到较大的侧向加速度。
摆式列车的倾斜方式具有以下特点：1. 提高乘客的舒适度：通过车体的倾斜，可以减小乘客在列车行驶过程中感受到的侧向加速度，减少晕车和不适感，提高乘客的舒适度。
2. 提高乘客的安全性：摆式列车的倾斜方式可以减小列车在行驶过程中的侧倾角度，减少列车的侧向摇晃，提高乘客的安全性。
3. 减少能耗：摆式列车的倾斜方式可以减小列车行驶过程中的侧向摩擦力，降低能耗，提高列车的能效性能。
4. 提高运行速度：通过车体的倾斜，可以减小列车在行驶过弯道时的侧向加速度，提高列车的运行速度，缩短行驶时间。
5. 适应不同轨道曲线：摆式列车的倾斜方式可以根据不同的轨道曲线来调整倾斜角度，适应不同的行驶情况，提高列车的行驶稳定性。
摆式列车的倾斜方式是通过调整车体的倾斜来平衡离心力，提高乘客的舒适度和安全性。
它具有提高乘客舒适度、提高乘客安全性、减少能耗、提高运行速度和适应不同轨道曲线等特点。
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最 近 的 车 体倾 摆 系统 技 术 动 向 （ 待续 ） 援本
衔 （ 日）
７
文章 编 号 ：０ ２ ７ １ （０ ８ ０ — ７０ １ ０ — ６ ０ ２ ０ ） ４０ — ６
最 近 的 车 体 倾 摆 系统 技 术 动 向 （ 待续）
Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｔ ｇ ｔａ ｎ ｉ ｉｇ ｓ ｓ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｉ ｉ ｒ ｉ ；ｔ ｔ ｙ ｔ ｍ；ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ；Ｊ ｐ ｎ ｌｎ ｌｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ａ ａ
１ 日本 摆 式列 车 的 开 发 经过
日本最 早 的摆式 列 车运 行试 验 是 １ ６ ９ ２年在 运输
油 缸
Ｔ ｄ ￥ 缸 ；
倾 摆 滚 子 （ ）滚 子式 （ ９ 系 ） ３ ５ｌ
基本上 沿用 ５ １ ， 过超离 心力 的作 用 ， ９ 系 通 车体最 大倾 摆 ５ ， 。 。５ 的倾 摆 角 是根 据 随 着 提速产 生的横 向离心加 速度 的增 加成分 所
确定 的。
（ ）油 压式 （ 田急 ） １ 小
了摆式 Ｔ ９ 转 向架 的运 行试验 。 Ｒ ６ 该转 向架如 图 １（ ） 示 ， ２所 由于 用设置在 转 向架 上
收 稿 日期 ； ０ ８０ －０ ２ ０ — １２
见 图 ４（ 空气 弹簧倾 摆方式 除外） 。
省、 国铁技 术研究 所 的指 导下 ， 田急 电铁 公 司在东芝 小
公司协助 下 ， 在小 田急干线 上进行 的试验 。 倾摆机 构如 图 １（ ） 示 ， １所 是用 转 向架 中央的心盘 支 承车体 ， 以该点 为倾摆 中心 ， 助车体 下面 的油缸倾 借 摆 车体 的方 式 。根 据安 装 在 车体 上 的加 速 度 计 的输 出， 使油压 伺服 阀启 动并驱 动油缸 ， 泵类 等油压源设 置 在 车 内口 。试验 结 果表 明 ， 于 降低 通过 圆曲线 段 的 ］ 对 横 向稳态 加 速度 可 发 挥 效 果 ， 是 ， 待 解 决 安 全 性 但 有 （ 可靠性 ） 等方面 的课 题 。
梗本 街 （ 式 列 车 的 概 况 ， 重 阐 述 了应 用 于 摆 式 列 车 的倾 摆 机 构 、 线 位 置检 介 着 曲
测 、 辆定位、 车 车体 倾 摆 作 动 器等 新 技 术 的 发展 动 向 。
关 键词 ： 式 列 车 ； 摆 系统 ；发展 ；日本 摆 倾
ｔ ｃ ｎ ｏ ｅ ｔｌｉｇ ｅ ｈ ｏｌｇｉｓ ｏｆ ｉｔｎ ｍ ｅ ｈ ｎｉｍ ， ｃ ｒ ｅ ｐ ｉｉ ｎ ｐ ｃ ｉ ｃａ ｓ ｕ ｖ ｏｓｔｏｎ ｉ ｓ ｅ ｔｏｎ， ｖ ｈｉｌ ｐ ｉｉ ｉ ｇ， ｃ ｒ ｏ ｔｌｌｎ ａ ｔ ａ ｉ ｇ ｅ ｃｅ ｏｓｔｏｎ ｎ ａ ｂ ｄｙ ｉｔｉ ｇ ｃ ｕ ｔｎ ｄｅ ｉｅ ｏ ｉ ｉ ｇ ｔ ａｎｓ ｅｃ ａ ｅ ｍ ａｎｌ ｘｐ ｎｄ ｄ ｖ ｃ ｆｔｌ ｎ ｒ ｉ ， ｔ． ｒ ｉ ｙ ｅ ｏｕ ｅ ． ｔ
中 闰分 类 号 ： ７ Ｕ２ １ 文献 标 识 码 ： Ｂ
Ｔｈ ｔ ｓ ｃ ｎｉａ ｅ ｆＣａ ｂ ｄ ｌｉ ｙ ｔ ｍ （ ｅ Ｃ ｎ ｉ ｕ ｄ ｅ Ｌａ ｅ ｔＴｅ ｈ ｃ ｌＴｒ ｎｄ ｏ ｒ ｏ ｙ Ｔｉｔｎｇ Ｓ ｓ ｅ Ｔｏ Ｂ ｏ ｔｎ ｅ ）
稷本 街 （ａ ａ ） Ｊ ｐ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｅ ｅ ａ ｏ ｄ ｔ ｎ ｆ ｔｌ ｎ ｒ ｉ ｓ ｉ ａ ａ ｎ ｔ ｅ ｏ ｎ ｒｅ ｒ ｅ ｃ ｉ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｇ ｎ ｒ ｌｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｏ ｉ ｉ ｇ ｔａｎ ｎ Ｊ ｐ ｎ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｃ ｕ ｔ ｉｓ ａ ｅ ｄ ｓ ｒ ｄ ｉ ｔ ｂ ｅ ｎ ｗ
ＴＲ ６ 向架 的试验 是改 造 货 车的 车体 进行 的试 ９转 验， 但再 次制作 了试验 专用 的 ５ １ ９ 系摆 式 电动车组 （ 图 ２， ） 目的是提 高倾摆 性 能 。该 电动 车组 的 车体 降低 了 重心 ， 缩小 了断面等 ， 根据作 为摆式 列车 的设 想设 并 是 计 而成 的 。为 了减 小 倾 摆 阻 力 ， 克服 Ｔ 型 连 杆 的 弱 点， 装备 了图 １（ ） 示 的倾摆 滚 子 ， 为铰 接结 构 的 ３所 成 转 向架 （ ３ 。 图 ） １７ ９ ０年 以后 ， 在东北 线等 的试 验结 果 充分验 证 了车体 的倾 摆 效 果 ， 断可 以提 判
（ ）Ｔ型 连杆 式 ２
闰 １ 开 发摆 式 列车 时 进 行 了试 验 的倾 摆 方 式
在 国营铁 路时期 ， 为提 高列车 的曲线通 过速度 ， 决
日本 目前摆式 列 车 的运用 状 况 见 表 １ 运 行 线路 ，
定开发新 型车辆 ， １ ６ 在北海道 狩胜试 验线实 施 于 ９ ８年
ｌ ｌ 心 倾摆中
ｌ Ｉ 体重心
（ ＼ 】
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／ ｝ Ｉ ｌ 倾 体 摆 ｆ 重 中 心
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高列 车 的曲线 通过速 度 。作 为摆式列 车 的
批量 生产车 型 是 于 １７ ９ ３年 问 世 的 ３ １系 ８
电动 车组 ， 即中央线特 快“ ｈｎ ｎ ” Ｓ ｉａ ｏ 号投 入 了商业 运 行 。３ １系 转 向架 的倾 摆 结 构 ， ８
的 Ｔ型连杆 支 承 车体 ， 心 高 度 高 于车 体 重 心 高度 ， 摆 利用 通过 曲线 时的超 离 心力 使 车体 倾 摆 ， 于 自然倾 属 摆方 式 。试 验结果 确认 了车体 倾摆 作 用 的效 果 ， 是 但 由于连杆部 的摩擦 阻力引起倾 摆动作 的延迟 等问题不
能忽视 。