[发明专利]高速列车侧滚动态行为主动控制系统

说明书

本发明涉及振动控制领域，公开了一种高速列车侧滚动态行为主动控制系统，其包括传感器、控制器和控制装置；控制装置包括动力单元、出力单元和壳体，壳体包括底板、环状侧板和盖板，底板和盖板上均设置有通孔；动力单元包括电机和增速齿轮组，增速齿轮组包括相互啮合的增速主齿轮和增速副齿轮，增速主齿轮安装在电机上；出力单元包括转动惯量环、力矩传输环和连接环，连接环固定在底板上，转动惯量环通过力矩传输环固定在连接环上，转动惯量环外周上设置有齿牙，齿牙与增速副齿轮相啮合。本发明的主动控制系统针对列车车体的摇头、侧滚、点头运动施加主动控制力矩，直接作用给车体产生控制作用，弥补了现有高速列车振动控制悬挂系统技术的空缺。

技术领域

本发明涉及振动控制领域，具体而言，涉及一种高速列车侧滚动态行为主动控制系统。

背景技术

高速铁路运行速度快，其动态行为复杂，在运行过程中可能遭受轨道不平顺、列车会车气压差以及风、雨、雪等外界因素的动态影响，已不是单一的运动模式的控制问题，而是涉及到车体平动(沉浮、横摆和伸缩)、摇摆运动(点头、摇头和侧滚)及其耦合振动与运动的复杂问题，研究适用于解决列车复杂动态行为的控制系统具有重要的理论与现实意义。

针对高速列车的动态行为，目前普遍采用悬挂系统来对列车的振动及其他不利动态行为进行控制。但是，由于现有悬挂系统均仅分为垂向和横向两个作用方向，其出力方向也仅限于两个方向，使得悬挂系统的控制作用无法得到充分发挥，列车的不利动态响应无法得到充分抑制。

现实情况中，列车的动态响应会产生摇头、侧滚、点头等类似于转动形式的运动，针对转动运动，现有的悬挂系统技术提供的直线力作用，无法形成最有效的控制力作用，这使得现有的悬挂系统的控制作用无法得到充分发挥，列车的不利动态响应无法得到充分抑制。

随着高速铁路运行速度的提高和人们对乘坐舒适度的要求进一步提高，列车在高速运行过程中由于复杂作用产生的动态行为，尤其是带有转动运动成分的动态行为的问题将更加突出，因此，研究一种弥补现有悬挂技术，直接输出控制力矩的控制系统，对减小车体受动态扰动的不稳定运动行为，增强车体动态稳定性能，保证乘客的舒适度，减轻车体的破坏及损伤，提高列车服役寿命具有重要的理论与现实意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术中悬挂系统存在的不足,提供一种能够控制列车摇头、侧滚、点头等具有转动成分的运动形式的高速列车侧滚动态行为主动控制系统。

为了实现上述目的，本发明的高速列车侧滚动态行为主动控制系统包括传感器、控制器和控制装置；

传感器安装于被控列车上；

控制装置安装于车厢连接处，包括动力单元、出力单元和壳体，动力单元和出力单元安装于壳体内；

壳体包括底板、环状侧板和盖板，底板和盖板上均设置有通孔，底板(2)和盖板(4)固定在车厢上；

动力单元包括电机和增速齿轮组，增速齿轮组包括增速主齿轮和增速副齿轮，电机固定在底板上，增速主齿轮安装在电机上，增速副齿轮固定在底板上，增速主齿轮和增速副齿轮相互啮合；控制器与传感器和电机电连接。

出力单元包括转动惯量环、力矩传输环和连接环，转动惯量环、力矩传输环和连接环均为空心圆环，空心圆环的圆心与底板和盖板上的通孔的中心重合，连接环固定在底板上，转动惯量环通过力矩传输环固定在连接环上，转动惯量环外周上设置有齿牙，齿牙与增速副齿轮相啮合。

优选地，动力单元共有四组，均布于出力单元的四周。

优选地，连接环上设置有环形插槽，力矩传输环固定于环形插槽中。

优选地，转动惯量环与力矩传输环为一体结构。

优选地，增速副齿轮的直径小于增速主齿轮。

优选地，力矩传输环采用橡胶材质。