轮对主动径向控制与仿真研究

周宇航，高常君，胡 波，郝保磊，马 飞

(中车青岛四方车辆研究所有限公司 技术中心，山东 青岛 266031)

轮对主动径向系统根据主动径向原理[1]，通过对轨道车辆转向架轴箱定位结构进行重新设计，以解决轨道车辆转向架的曲线通过性能与直线运行横向稳定性的矛盾问题，有效降低轮轨动态作用力，减小轮轨磨耗，提高车辆在既有线路和高速线路跨线运营能力，从而提高轨道车辆的利用率及轨道交通运营效率[2-3]。

本文根据主动轮对连接机构的工作原理和控制策略，通过对线路状态探测单元、计算控制单元和径向动作执行单元进行建模与仿真，得到了轮对径向机构在曲线通过时的动作位移曲线。基于主动径向控制参数，通过车辆动力学仿真，对车辆曲线通过时的轮轨横向力、轮对冲角、磨耗指数和轮对前进速度进行分析。

1 轮对主动径向连接机构及控制系统简介

轮对主动径向连接机构的转向架是在原有转向架结构基础上，根据主动径向原理，在构架和轮对轴箱之间设置径向驱动装置[4]。车辆直线运行时，各驱动装置锁定在固定位置上，保证轮对轴线平行且具备足够的定位刚度；车辆通过曲线时，通过径向驱动装置使轮对轴线趋于轨道曲线的径向位置，使轮对冲角趋近于零，从而减小轮轨横向作用力，降低轮轨磨耗[5]。图1为轮对主动径向位置示意图。

转向架的轮对主动径向控制系统由线路状态探测单元、计算控制单元和径向动作执行单元组成，具备轨道曲线状态感知和径向驱动控制能力，如图2所示。……