Page 12 - 《振动工程学报》2025年第11期

2470 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

风速下被动控制和主动控制的平稳性指标计算结 为 0.79、 0.79、 0.62、 0.59， 在 AICFC-BIS 主 动 悬 挂 作
果。从图 9 中可以看出，风速越大，AICFC-BIS 主动 用下，高速列车的轮重减载率和倾覆系数分别降低
悬挂提升高速列车运行平稳性的效果越明显。 了 23.6% 和 25.3%。 从 图 11 中 可 以 进 一 步 看 出 ， 本

文所提出的主动控制方法可以有效降低高速列车轮
2.2 运行安全性
重减载率和倾覆系数，进而提升强横风环境下高速
为探究随机横风环境下不同控制策略对高速列 列车的运行安全性。
车运行安全性的影响，图 10 展示了车速为 300 km/h、
风速为 25 m/s 的工况下，高速列车 1 位轮对轮重减 1.2 被动控制 主动控制
载率以及前转向架迎风侧倾覆系数的时域计算结
1.0
果。结果表明，在不同主动控制策略下，高速列车的
运行安全性能得到不同程度的改善。相较于其他主 0.8
动控制策略，本文提出的 AICFC-BIS 主动控制策略 轮重减载率 0.6
能够有效减小车辆倾覆系数和轮重减载率指标，在
更加有效地提升高速列车运行平稳性的同时，有效 0.4
提升高速列车的运行安全性。 0.2
10 15 20 −1 25 30
1.2 PS QS SMC AICFC-BIS 速度 / (m·s )
(a) 轮重减载率
(a) Wheelset unload ratio
0.8 1.2
轮重减载率 0.4 1.0

0.8
0 倾覆系数 0.6

−0.4 0.4
6 12 18 24
时间 / s
(a) 1位轮对轮重减载率 0.2 10 15 20 25 30
(a) The wheel unloading rate of the first wheelset
−1
1.2 速度 / (m·s )
(b) 倾覆系数
(b) Overturning coefficient
0.8
图 11 不同风速下的安全性指标
倾覆系数 0.4 Fig. 11 Safety indices under different wind speeds

0
3 主 动 控 制 参 数 敏 感 度 分 析
−0.4
6 12 18 24 分析主动安全悬挂系统关键控制参数对控制效
时间 / s
(b) 前转向架迎风侧倾覆系数 果的影响规律有益于主动控制策略优化设计 [18] ，进
(b) Overturning coefficient of the lead bogie
而提升横风环境下高速列车动力学性能的控制效
图 10 不同控制策略下的安全性指标 果。本节探究关键控制参数对 AICFC-BIS 主动悬挂
Fig. 10 Safety indices under different control strategies
系统控制效果的影响。本文提出的自适应鲁棒位移
从图 10 中可以看出，在风速 25 m/s 的随机横风 不等式约束跟随控制策略关键参数主要涉及文献 [18]
作用下，高速列车的倾覆系数、轮重减载率超过了 中的位移收敛参数 β ij 、式（20）中的自适应率构成参
安全限值。在不同的悬挂系统作用下，高速列车的 数 L 以及式（14）中的控制力计算参数 K。
一 位 轮 对 的 轮 重 减 载 率 最 大 幅 值 分别 0.92、 0.91、
3.1 控制参数 β i 的影响分析
j
0.82、0.79；高速列车的四位轮对的轮重减载率最大
幅值分别为 0.89、0.85、0.77、0.68；高速列车的前转 首先探究位移收敛参数 β i 对控制效果的影响，
j
向 架 迎 风 侧 倾 覆 系 数 最 大 幅 值 分 别为 0.83、 0.83、 不同参数 β i 下的车体位移时域图如图 12 所示。从
j
0.67、0.65；后转向架迎风侧倾覆系数最大幅值分别 图 12 中可以看出，β i 从 j 0.1 增大至 100 时，横风环境下