Page 6 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 38 卷第 11 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 11
2025 年 11 月 Journal of Vibration Engineering Nov. 2025

强 横 风 环 境 下 高 速 列 车 运 行 安 全 自 适 应 约 束

跟 随 控 制

凌 亮， 赵靖宇， 谈春波， 余浩伟， 王开云， 翟婉明

（西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室，四川 成都 610031）

摘要：随着高速列车运行速度、里程以及运营范围的不断增大，复杂多变的运行环境给高速列车安全平稳运行带来了巨大的
挑战。传统的高铁转向架被动悬挂系统难以有效保证高速列车在强横风等复杂环境中安全舒适运行，开展基于主动悬挂系
统的高速列车主动安全控制技术研究，对于保障强横风作用下高速列车安全平稳运行具有重要意义。本文针对强横风环境
下高速列车的动态特性，提出了一种适应于高速列车仿生主动悬挂系统的自适应鲁棒位移不等式约束跟随控制方法，仿真验
证了主动控制策略对随机横风环境下高速列车运行安全性的控制效果。结果表明，该主动控制策略可有效提升随机横风环
境下高速列车的运行安全性，可为复杂环境下高速列车主动悬挂控制技术研发提供理论依据。
关键词： 高速列车；随机横风；主动控制；安全性；平稳性
中图分类号：U270 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202509042

Adaptive constraint following control for high-speed train operation safety

under strong crosswind

LING Liang，ZHAO Jingyu，TAN Chunbo，YU Haowei，WANG Kaiyun，ZHAI Wanming
（State Key Laboratory of Rail Transit Vehicle System，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China）

Abstract： With the continuous increase in the running speed， mileage， and operational range of high-speed trains， the complex and
changeable operating environment poses significant challenges to the safe and stable operation of high-speed trains. The traditional passive
suspension system of high-speed train bogies is difficult to effectively ensure the safe and comfortable operation of high-speed trains in strong
crosswind environments. Therefore，conducting research on active safety control technology for high-speed trains based on active suspension
systems is of great significance for improving the operational stability and safety of high-speed trains under strong crosswinds. This paper
proposes an adaptive robust displacement inequality constraint following control method suitable for the active suspension system of high-speed
trains in response to the dynamic characteristics of high-speed trains in crosswind environments. Simulations verify the control effect of the
active control strategy on the operational safety of high-speed trains in random crosswind environments. The results show that the proposed
active control strategy can effectively improve the operational safety of high-speed trains under random crosswind conditions. It can provide a
theoretical basis for the research and development of active suspension control technology for high-speed trains in complex environments.

Keywords：high-speed train；random crosswind；active control；operational safety；operational stability

随着高速列车运行速度的不断提高，线路环境 密度、互相关、平方根相干性和相位滞后函数的数
气动载荷对高铁车辆运行的影响日益凸显，尤其是 值结果。THOMAS 等 [2] 通过建立非定常气动载荷作
强横风环境下高速列车动力学性能急剧恶化，甚至 用下的高速列车动力学模型，分析了横风对高速铁
引发脱轨倾覆安全事故。因此国内外诸多专家学者 路车辆通过曲线的影响。NETO 等 [3] 通过建立横风
开展了高速列车横风安全性研究 [1-7] ，探究横风对列 数值模型探究了横风作用下风速和风向对列车运行
车运行状态的影响以及应对策略。 安全性的影响，并得出风速和风向对车辆安全性的
COOPER 针对移动铁道车辆建立了湍流风的 影响占主导地位，车速的影响相对较小的结论。毛
[1]
随机模型，考虑了垂直于车辆运动方向的湍流分量 军等 [4] 基于三维定常可压缩流动的 NS 方程分析了
在空间和时间上的变化，计算出了随机风的功率谱 侧风风场特征对高速列车运行安全性的影响。崔涛

收稿日期：2025-09-16；修订日期：2025-10-09
基金项目：国家自然科学基金资助项目（52388102，U2268210）；四川省重大科技专项（2023ZDZX0008）