牵引与主动导向控制的独立轮对转向架结构设计与动力学分析研究

何 洋，陆正刚

（同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海 201804）

0 引言

随着机电一体化的发展与电机的更新换代，轮边（毂）电机被越来越多地应用到轨道交通车辆上。通过控制轮边（毂）电机转矩/转速（Driven Independently Rotating wheels,DIRW）使独立轮对转向架具有导向能力，已从理论与研究方面被证明。T.X.Mei等[1]使用永磁同步电机驱动独立轮对实现主动控制；Zheng-Gang Lu等[2]采用PID控制研究了电气耦合独立轮对车辆主动导向的稳定控制；Zheng-Gang Lu等[3]通过鲁棒控制解决了复杂车辆轨道非线性系统中控制系统鲁棒性差的问题。上述研究从仿真与试验方面证明了主动导向可以解决独立轮对导向能力缺失的问题。然而由于驱动电机用于主动导向的输出转矩限制以及轮轨之间黏着力饱和等因素，采用“牵引+主动导向”复合模式的车辆走行部需要有较小的一系悬挂纵向定位刚度。李军等[4]表明，一系悬挂纵向与横向刚度过大不利于车辆通过小半径曲线；杨哲等[5]中指出，为了能实现独立轮对转向架轨道车辆的主动导向，要求车辆具有较小的一系悬挂纵向定位刚度，而保持车辆牵引时的有效性则需要较高的一系悬挂纵向定位刚度；马卫华等[6]研究了一系悬挂刚度对列车动力学性能的影响；康宇[7]指出一系悬挂纵向定位刚度过低会影响转向架牵引力的传递，造成轮对相对构架偏移量较大、一系定位失准、牵引稳定性差，一系悬挂结构破坏等恶劣状态，对列车运行安全性造成危害。

本文基于上……