27kN/m;待设计座椅悬置的阻尼比为C，其中，座椅悬置减振器的等效阻尼系数
。该高速轨道车辆座椅悬置阻尼比设计所要求的车辆行驶速度V= 300km/h， 对该高速轨道车辆座椅悬置的最佳阻尼比进行设计。
[00%] 本发明实例所提供的高速轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的优化设计方法，其设计 流程图如图1所示，1/4车体-座椅行驶垂向振动模型图如图2所示，具体步骤如下：
[0027] (1)建立座椅悬置系统的垂向振动微分方程：
[002引根据轨道车辆的1/4单节车体的空载质量ni2= 14398kg，单个转向架构架质量的 一半叫=1379kg，1/4单节车厢乘坐人员质量之和ni3= 1593. 8kg;-系悬架的垂向等效刚 度Ki= 2. 74X10 6N/m、垂向等效阻尼。=28. 3kN.s/m;-系垂向减振器的端部连接等效刚 度K"= 40X10 6N/m;二系悬置的垂向刚度K2= 568. 4kN/m、垂向阻尼C2= 59. 4kN.s/m;二 系垂向减振器的端部连接刚度Kd2= 20X106N/m;座椅悬置的垂向等效刚度而二566. 27kN/ m;待设计座椅悬置的阻尼比C，其中，座椅悬置减振器的等效阻尼系数
W 一系垂向减振器活塞杆的垂向位移Zdi，转向架构架质屯、的垂向位移Zi，二系垂向减振器活 塞杆的垂向位移Zd2,车体质屯、的垂向位移Z2及座椅面的垂向位移Z3为坐标；W轨道高低不 平顺随机输入Zy为输入激励；建立座椅悬置系统的垂向振动微分方程，即：
[0031] (2)构建座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型：
[0032] 根据步骤（1)中所建立的座椅悬置系统的垂向振动微分方程，利用Matl油/ Simulink仿真软件，构建座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，如图3所示；
[0033] (3)建立座椅悬置最佳阻尼比的优化设计目标函数J:
[0034] 根据步骤（2)中所建立的座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，W座椅悬 置阻尼比为设计变量，W轨道高低不平顺随机输入为输入激励，利用仿真所得到的座椅垂 向运动的振动加速度均方根值，建立座椅悬置最佳阻尼比的优化设计目标函数J，即：
[0035] J= ；
[0036] (4)座椅悬置最佳阻尼比C。的优化设计：
[0037] 根据步骤（2)中所建立的座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，W轨道高 低不平顺随机输入Zy为输入激励，利用优化算法求步骤（3)中所建立座椅悬置最佳阻尼比 的优化设计目标函数J的最小值，优化设计得到座椅悬置系统的最佳阻尼比C。= 0. 4630 ;
[0038] 其中，车辆行驶速度V= 300km/h时，所施加的德国轨道高低不平顺随机输入激励 Zy，如图4所示。
[0039] 根据实施例所提供的车辆参数，利用轨道车辆专用软件SIMPACK，通过实体建模仿 真验证可得，该高速轨道车辆座椅悬置系统的最佳阻尼比C。= 0. 4632 ;可知，利用优化设 计方法所得到的座椅悬置系统的最佳阻尼比C。= 0. 4630,与SIMPACK仿真验证所得到的 最佳阻尼比C。= 0. 4632相吻合，两者偏差仅为0. 0002,相对偏差仅为0. 043%，表明所建 立的高速轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的优化设计方法是正确的。
【主权项】
1.高速轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的优化设计方法，其具体设计步骤如下： (1) 建立座椅悬置系统的垂向振动微分方程： 根据轨道车辆的1/4单节车体的空载质量m2，单个转向架构架质量的一半ffll，1/4单节 车厢乘坐人员质量之和m3;-系悬架的垂向等效刚度K i、垂向等效阻尼C1;一系垂向减振器 的端部连接等效刚度Kdl;二系悬置的垂向刚度K 2、垂向阻尼C2;二系垂向减振器的端部连 接刚度Kd2;座椅悬置的垂向等效刚度K 3;待设计座椅悬置的阻尼比ξ，其中，座椅悬置减振 器的等效阻尼系数；以一系垂向减振器活塞杆的垂向位移Zdl，转向架构架质 心的垂向位移Z1，二系垂向减振器活塞杆的垂向位移zd2，车体质心的垂向位移22及座椅面 的垂向位移23为坐标；以轨道高低不平顺随机输入ζ ν为输入激励；建立座椅悬置系统的垂 向振动微分方程，BP :(2) 构建座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型： 根据步骤（1)中所建立的座椅悬置系统的垂向振动微分方程，利用Matlab/Simulink 仿真软件，构建座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型； (3) 建立座椅悬置最佳阻尼比的优化设计目标函数J : 根据步骤（2)中所建立的座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，以座椅悬置阻 尼比为设计变量，以轨道高低不平顺随机输入为输入激励，利用仿真所得到的座椅垂向运 动的振动加速度均方根值，建立座椅悬置最佳阻尼比的优化设计目标函数J，即：(4) 座椅悬置最佳阻尼比Ici的优化设计： 根据步骤（2)中所建立的座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，以轨道高低不 平顺随机输入Zv为输入激励，利用优化算法求步骤（3)中所建立座椅悬置最佳阻尼比的优 化设计目标函数J的最小值，所对应的设计变量即为座椅悬置系统的最佳阻尼比ξ。。
【专利摘要】本发明涉及高速轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的优化设计方法，属于高速轨道车辆悬置技术领域。本发明通过建立座椅悬置系统的垂向振动微分方程，利用MATLAB/Simulink仿真软件，构建了座椅悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，并以轨道高低不平顺随机输入为输入激励，以座椅垂向运动的振动加速度均方根值最小为设计目标，优化设计得到座椅悬置系统的最佳阻尼比。通过设计实例及SIMPACK仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的座椅悬置系统的最佳阻尼比值，为高速轨道车辆座椅悬置阻尼比的设计提供了可靠的设计方法。利用该方法，不仅可提高高速轨道车辆悬置系统的设计水平，提高车辆乘坐舒适性；同时，还可降低产品设计及试验费用，增强我国轨道车辆的国际市场竞争力。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105183983
【申请号】CN201510559554
【发明人】周长城, 于曰伟
【申请人】山东理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月6日