Розробка методики перевірки доцільності проектування активної системи підвішування транспортних екіпажів

Автор(и)

  • Nina Erhovа ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0003-0198-0883
  • Iryna Bondarenko Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, Україна, 49010, Україна https://orcid.org/0000-0003-4717-3032
  • Oxana Shibko ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0001-5894-0642
  • Natalia Velmagina ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0002-5584-3748

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131534

Ключові слова:

фільтр Калмана-Бьюсі, транспортний екіпаж, управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків, складні динамічні системи

Анотація

Запропоновано технічні прийоми, за допомогою яких вдалося вирішити нелінійне рівняння алгебри Ріккаті для динамічних систем з ступенями свободи. Введено обмеження на структуру проектованого залізничного екіпажу. Як аналог взято симетричний екіпаж, в системі підвішування якого встановлені пружно-дисипативні зв'язки з лінійними характеристиками. Це дозволило розробити методику проектування системи підвішування залізничного екіпажу. Критерієм при виборі вагових коефіцієнтів якості було прийнято вимогу забезпечення комфортних умов пасажирам і локомотивної бригаді. Тому в системі повинен спостерігатися коливальний процес з малими амплітудами і частота власних коливань кузова не повинна перевищувати 2 Гц. Виконано декомпозицію методу динамічного програмування для безперервних стохастичних систем, що дозволило розробити методологію поетапного проектування системи підвішування. Методика придатна для використання при проектуванні підвіски екіпажів звичайного і високошвидкісного руху. На першому етапі проектується пасивна система підвішування. Другий етап передбачає перевірку доцільності розробки пристроїв управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування транспортних екіпажів за допомогою оптимальних фільтрів Калмана-Бьюсі. Шляхом моделювання доведено, що управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків покращує динаміку транспортних екіпажів. Тільки управління демпфуванням більш ніж в два рази може зменшити прискорення центру мас кузова і, отже, зменшити динамічні навантаження в системі. Алгоритм Калмана-Бьюсі дозволяє отримувати оптимальні параметри пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування складних динамічних систем. Методику можна використовувати самостійно і в складі методики поетапного проектування системи підвішування. Ілюстрація методики виконана на тестових прикладах. Методика реалізована в системі моделювання. Управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування транспортних екіпажів дозволить, по-перше, створити комфортні умови роботи локомотивної бригади і пасажирам, по-друге, підвищити надійність роботи і безпеку руху рухомого складу за рахунок зменшення динамічних навантажень

Біографії авторів

Nina Erhovа, ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49600

Доктор технічних наук, професор

Кафедра «Прикладна математика та інформаційні технології»

Iryna Bondarenko, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна вул. Лазаряна, 2, м. Дніпро, Україна, 49010

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра «Колія та колійне господарство»

Oxana Shibko, ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49600

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Прикладна математика та інформаційні технології»

Natalia Velmagina, ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49600

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра прикладної математики та інформаційних технологій

Посилання

  1. Kucenko, S. M., Karpov, I. P. (1964). Statisticheskiy metod vybora parametrov ressornogo podveshivaniya lokomotivov. Tr. VNITI, 20, 62–77.
  2. Porter, B. (1967). Synthesis of Optimal Suspension Systems. The Engineer Technical Contributors Section, 223, 619–622.
  3. Ershov, V. I., Ershova, N. M. (1977). O vozmozhnosti primeneniya statisticheskoy teorii fil'trov Kalmana-B'yusi v transportnoy mekhanike. Vestnik Har'k. politekhn. in-ta «Lokomotivostroenie», 3, 57–61.
  4. Hedrik, Dzh. K. (1982). Aktivnye sistemy podveshivaniya zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava. Zheleznye dorogi mira, 11.
  5. Goodall, R. M., Kortüm, W. (1983). Active Controls in Ground Transportation – A Review of the State-of-the-Art and Future Potential. Vehicle System Dynamics, 12 (4-5), 225–257. doi: 10.1080/00423118308968755
  6. Karnopp, D. (1983). Active Damping in Road Vehicle Suspension Systems. Vehicle System Dynamics, 12 (6), 291–311. doi: 10.1080/00423118308968758
  7. Pollard, M. (1983). Podveska s aktivnymi elementami. Railway Gasette International, 139.
  8. Yoshimura, T., Ananthanarayana, N., Deepak, D. (1986). An active vertical suspension for track/vehicle systems. Journal of Sound and Vibration, 106 (2), 217–225. doi: 10.1016/0022-460x(86)90314-7
  9. Goodall, R. M., Bruni, S., Mei, T. X. (2006). Concepts and prospects for actively controlled railway running gear. Vehicle System Dynamics, 44, 60–70. doi: 10.1080/00423110600867374
  10. Goodall, R., Freudenthaler, G., Dixon, R. (2014). Hydraulic actuation technology for full- and semi-active railway suspensions. Vehicle System Dynamics, 52 (12), 1642–1657. doi: 10.1080/00423114.2014.953181
  11. Vyhlídal, T., Olgac, N., Kučera, V. (2014). Delayed resonator with acceleration feedback – Complete stability analysis by spectral methods and vibration absorber design. Journal of Sound and Vibration, 333 (25), 6781–6795. doi: 10.1016/j.jsv.2014.08.002
  12. González-Palomino, G., Rivas-Conde, J., Laniado, E. (2011). Optimization of Permanent Magnet Skew in Permanent Magnet Linear Synchronous Motors Using Finite Element and Statistical Method. Engineering, 03 (06), 577–582. doi: 10.4236/eng.2011.36068
  13. Lee, C.-M., Goverdovskiy, V. N., Sim, C.-S., Lee, J.-H. (2016). Ride comfort of a high-speed train through the structural upgrade of a bogie suspension. Journal of Sound and Vibration, 361, 99–107. doi: 10.1016/j.jsv.2015.07.019
  14. Shen, Y., Chen, L., Yang, X., Shi, D., Yang, J. (2016). Improved design of dynamic vibration absorber by using the inerter and its application in vehicle suspension. Journal of Sound and Vibration, 361, 148–158. doi: 10.1016/j.jsv.2015.06.045
  15. Yoon, J.-H., Kim, D., Park, N.-C., Park, Y.-P. (2017). Design of a Tubular Permanent Magnet Actuator for Active Lateral Secondary Suspension of a Railway Vehicle. Applied Sciences, 7 (2), 152. doi: 10.3390/app7020152
  16. Zhou, D., Yu, P., Wang, L., Li, J. (2017). An adaptive vibration control method to suppress the vibration of the maglev train caused by track irregularities. Journal of Sound and Vibration, 408, 331–350. doi: 10.1016/j.jsv.2017.07.037
  17. Brammer, K., Ziffling, G. (1982). Fil'tr Kalmana-B'yusi. Moscow: Nauka, 200.
  18. Rivkin, S. S. (1973). Metod optimal'noy fil'tracii Kalmana i ego primenenie v inercial'nyh navigacionnyh sistemah. Leningrad: Sudostroenie, 153.
  19. Ershova, N. M. (2016). Sovremennye metody teorii proektirovaniya i upravleniya slozhnymi dinamicheskimi sistemami. Dnepropetrovsk: PGASA, 272.
  20. Ershova, N. M. (2016). Metodologiya poetapnogo proektirovaniya sistemy podveshivaniya transportnyh ekipazhey. Informacionnye sistemy i processy, 15, 89–96.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-05-18

Як цитувати

Erhovа N., Bondarenko, I., Shibko, O., & Velmagina, N. (2018). Розробка методики перевірки доцільності проектування активної системи підвішування транспортних екіпажів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7 (93), 53–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131534

Номер

Том 3 № 7 (93) (2018): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Nina Erhovа, Iryna Bondarenko, Oxana Shibko, Natalia Velmagina

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.