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交通运输工程学报 2025年第1期25卷 121-131页

作者：毛冉成曾京石怀龙文敬涵魏来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

为保障高速动车组蛇行稳定性并提升临界速度,开展基于主动抗蛇行减振器的车辆系统分岔特性控制研究,建立了包含刚性转向架横移/摇头与车体横移的动力学简化模型,结合实测磨耗后期的车轮踏面数据给出了非线性轮轨关系;在传统被动悬挂的... 详细信息

为保障高速动车组蛇行稳定性并提升临界速度,开展基于主动抗蛇行减振器的车辆系统分岔特性控制研究,建立了包含刚性转向架横移/摇头与车体横移的动力学简化模型,结合实测磨耗后期的车轮踏面数据给出了非线性轮轨关系;在传统被动悬挂的基础上并联主动抗蛇行减振器,基于转向架摇头控制分析了车辆系统的Hopf分岔及分岔后的复杂运动。分析结果表明:线性刚度与线性阻尼控制均能延后Hopf分岔点,即能够直接提高车辆系统的蛇行临界速度,从被动状态下247 km·h^(-1)提高至328 km·h^(-1);线性刚度控制不影响分岔后的轮对横移量,将蛇行频率从5 Hz提高至7 Hz,线性阻尼控制能有效降低分岔后的极限环幅值与蛇行频率;非线性刚度与阻尼控制不改变车辆的临界速度,且二次项控制增益将引起车辆系统产生不稳定的极限环;三次项控制增益均可以降低分岔后的极限环幅值,其中三次项刚度控制会提高蛇行频率,三次项阻尼控制能够抑制蛇行频率;传统被动悬挂下车辆在发生Hopf分岔后,系统将经历极限环运动进入倍周期分岔进而通向混沌态,而线性控制在车速为386 km·h^(-1)时发生超临界Hopf分岔后能维持稳定的极限环单周期运动,其最大李雅普诺夫指数始终小于0,可以有效避免车辆系统产生复杂的混沌运动,但非线性控制的作用效果有限。

关键词：车辆工程抗蛇行减振器主动控制蛇行稳定性高速转向架 Hopf分岔

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基于转向架摇头控制的蛇行运动分岔机理研究

基于转向架摇头控制的蛇行运动分岔机理研究

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作者：文敬涵西南交通大学

学位级别：硕士

随着近年来我国铁路不断提速,中国已完全进入高铁时代。与此同时由于列车的大量开行和运行里程的急剧增加,高速列车暴露出不同程度的蛇行运动稳定性问题。转向架蛇行运动稳定性直接决定列车能否高速、安全和平稳运行,未来我国研发超高... 详细信息

随着近年来我国铁路不断提速,中国已完全进入高铁时代。与此同时由于列车的大量开行和运行里程的急剧增加,高速列车暴露出不同程度的蛇行运动稳定性问题。转向架蛇行运动稳定性直接决定列车能否高速、安全和平稳运行,未来我国研发超高速列车将投入使用,如不解决蛇行稳定性不足等动力学问题,高速动车组的长期服役性能将面临更多挑战。我国现有高速列车均采用被动悬挂系统,当悬挂参数取得最优值后,车辆系统动力学性能也就达到了极限。因此为改善高速列车动力学性能,可以尝试采用主动悬挂技术来提升高速列车蛇行运动稳定性及其对车轮和钢轨廓形的适应性。但目前针对采用主动控制后的转向架蛇行运动Hopf分岔机理和稳定性演变规律的研究还十分缺乏。因此控制分岔的研究在对复杂服役条件下高速动车组动力学性能的优化、系统安全与运维经济型有着重要意义。本文目的是开展基于转向架摇头控制的蛇行运动分岔与混沌机理研究,深入分析考虑轮轨磨耗导致等效锥度改变后采用主动控制后高速转向架的分岔特性。首先建立车辆系统模型,包含转向架横移、摇头与车体横移三个自由度。考虑非线性因素包含轮轨等效锥度、轮缘力及悬挂元件等。对磨耗后期车辆系统被动悬挂下分岔后的情况展开分析。结果证明磨耗后期被动悬挂下车辆的线性临界速度减小,同时车辆运动稳定性与车辆乘坐舒适性均降低。采用作动器替代现有的抗蛇行减振器提供转向架摇头控制力矩。分别选取转向架横移和摇头的位移、速度作为状态反馈量,设计线性反馈控制器,通过Matcont仿真环境实现Hopf分岔和极限环计算。接着探究线性控制反馈对Hopf分岔的影响,通过研究证明横移反馈控制效果不佳,但在合适的控制参数下摇头反馈控制对于提高蛇行运动稳定性有显著效果。在线性摇头混合反馈控制时则会叠加位移与速度单独反馈控制下的规律特性。再设计非线性反馈控制器,探究二次非线性和三次非线性反馈控制对Hopf分岔的影响。结果表明非线性摇头反馈控制下无法提高车辆系统线性临界速度,线性临界速度不变且始终稍小于被动悬挂下的速度。在二次非线性摇头反馈控制下分岔类型会从超临界转向亚临界,并不能提高蛇行运动稳定性。而三次非线性在合适的控制参数下能够提高蛇行运动稳定性。同样地,在三次非线性摇头混合反馈控制时会叠加位移与速度单独反馈控制下的规律特性。车辆系统分岔后往往产生混沌,利用数值模拟可得出此时系统的相关动力学行为。结果表明在所研究车速范围内被动悬挂下车辆会先产生倍周期分岔而后步入混沌。在同样的车速范围内非线性反馈控制下单周期运动会出现失稳迹象,系统存在混沌态,但并没有完全进入混沌。而线性反馈控制能抑制混沌的产生,到达线性临界速度后始终产生稳定的极限环。

关键词：高速列车转向架蛇行运动稳定性主动控制分岔与混沌

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高速列车转向架蛇行运动Hopf分岔控制研究

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动力学与控制学报 2024年第5期22卷 62-68页

作者：文敬涵曾京毛冉成西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

转向架蛇行运动稳定性直接决定高速列车能否安全和平稳运行,采用主动悬挂技术是提高稳定性的有效途径,但目前针对采用主动控制后的转向架蛇行运动Hopf分岔机理和稳定性演变规律的研究还十分缺乏.本文基于高速列车转向架摇头反馈控制下... 详细信息

转向架蛇行运动稳定性直接决定高速列车能否安全和平稳运行,采用主动悬挂技术是提高稳定性的有效途径,但目前针对采用主动控制后的转向架蛇行运动Hopf分岔机理和稳定性演变规律的研究还十分缺乏.本文基于高速列车转向架摇头反馈控制下的蛇行运动Hopf分岔特性展开研究.建立包含转向架横移、摇头和车体横移的三自由度简化模型,采用作动器替代现有的抗蛇行减振器提供转向架摇头控制力矩.分别选取转向架摇头角位移和角速度作为状态反馈量,设计线性反馈控制器,并通过Matcont仿真环境实现Hopf分岔和极限环计算.研究表明:对比被动悬挂的分岔特性,转向架摇头角位移和角速度两种主动控制方式均能延后蛇行运动Hopf分岔点,即提高系统线性临界速度;摇头角速度控制能降低蛇行运动频率和分岔后极限环幅值;摇头角位移控制会增大蛇行运动频率,而极限环幅值无明显改变.因此,通过引入转向架摇头控制并选取合适控制增益,能够有效提高高速转向架蛇行运动稳定性.

关键词：高速列车转向架蛇行运动稳定性主动控制 Hopf分岔

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某型抗蛇行减振器力学特性试验研究

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机械 2022年第9期49卷 1-6页

作者：文敬涵曾京西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

针对应用于我国动车组上的某型抗蛇行减振器,利用减振器性能试验台,在常温环境条件下进行泄漏试验和力学特性试验。通过泄漏试验检验抗蛇行减振器密封性能。力学特性试验分为静态和动态特性试验;静态特性试验验证抗蛇行减振器静态特性... 详细信息

针对应用于我国动车组上的某型抗蛇行减振器,利用减振器性能试验台,在常温环境条件下进行泄漏试验和力学特性试验。通过泄漏试验检验抗蛇行减振器密封性能。力学特性试验分为静态和动态特性试验;静态特性试验验证抗蛇行减振器静态特性包括阻尼力-速度和阻尼力-位移特性;动态特性试验测试抗蛇行减振器动态特性参数,输出不同幅值及不同频率下减振器的动态刚度和动态阻尼。减振器试验过程中和试验结束后均无漏油现象,满足技术要求。同时试验结果表明了抗蛇行减振器力学特性研究的重要性。

关键词：标准动车组抗蛇行减振器力学特性试验

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一种用于高速列车的主动抗侧风系统及其方法

一种用于高速列车的主动抗侧风系统及其方法

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作者：毛冉成曾京文敬涵宋烨沙承玉 610031 四川省成都市二环路北一段

本发明公开了一种用于高速列车的主动抗侧风系统及其方法，所述高速列车包括车体和构架，所述主动抗侧风系统包括：主动抗侧滚扭杆子系统、主动横向减振子系统和传感子系统，所述主动抗侧滚扭杆子系统和所述主动横向减振子系统分别设置... 详细信息

标准号: CN114056368A

本发明公开了一种用于高速列车的主动抗侧风系统及其方法，所述高速列车包括车体和构架，所述主动抗侧风系统包括：主动抗侧滚扭杆子系统、主动横向减振子系统和传感子系统，所述主动抗侧滚扭杆子系统和所述主动横向减振子系统分别设置于所述车体和所述构架之间，所述传感子系统设置于所述车体上，以用于获取高速列车的侧滚数据和所述高速列车的横移数据，并将所述侧滚数据和所述横移数据传输至远端。本发明所提供的用于高速列车的主动抗侧风系统及其方法，能够解决现有的高速列车受侧风影响所导致的倾覆稳定性的问题。

关键词：高速列车侧滚抗侧风车体传感子系统杆子横移减振构架倾覆稳定性数据传输侧风远端

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一种用于高速列车的主动抗侧风系统及其方法

一种用于高速列车的主动抗侧风系统及其方法

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作者：毛冉成曾京文敬涵宋烨沙承玉 610031 四川省成都市二环路北一段

标准号: CN114056368B

关键词：高速列车侧滚抗侧风车体传感子系统杆子横移减振构架倾覆稳定性数据传输侧风远端

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一种用于高速列车的主动抗侧风系统

一种用于高速列车的主动抗侧风系统

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作者：文敬涵曾京毛冉成宋烨沙承玉 610031 四川省成都市二环路北一段

本发明公开了一种用于高速列车的主动抗侧风系统，所述高速列车包括车体和构架，所述主动抗侧风系统包括：主动抗侧滚扭杆子系统、主动横向减振子系统和传感子系统，所述主动抗侧滚扭杆子系统和所述主动横向减振子系统分别设置于所述车... 详细信息

标准号: CN216636485U

本发明公开了一种用于高速列车的主动抗侧风系统，所述高速列车包括车体和构架，所述主动抗侧风系统包括：主动抗侧滚扭杆子系统、主动横向减振子系统和传感子系统，所述主动抗侧滚扭杆子系统和所述主动横向减振子系统分别设置于所述车体和所述构架之间，所述传感子系统设置于所述车体上，以用于获取高速列车的侧滚数据和所述高速列车的横移数据，并将所述侧滚数据和所述横移数据传输至远端。本发明所提供的用于高速列车的主动抗侧风系统，能够解决现有的高速列车受侧风影响所导致的倾覆稳定性的问题。

关键词：高速列车侧滚抗侧风车体传感子系统杆子横移减振构架倾覆稳定性数据传输侧风远端

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线性光谱混合模型的适用观测尺度分析

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遥感学报 2019年第2期23卷 262-279页

作者：宋江涛潘军邢立新蒋立军孙也涵张雪峰仲伟敬范博文吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

线性光谱混合模型是目前应用最广泛的光谱混合模型,但由于遥感观测多分辨率的特点,模型的适用性会受到尺度效应的影响。为探索该模型在不同观测尺度下的适用程度,本文从地物辐射原理出发,通过理论推导微面元辐射通量表达式,得出地物辐... 详细信息

线性光谱混合模型是目前应用最广泛的光谱混合模型,但由于遥感观测多分辨率的特点,模型的适用性会受到尺度效应的影响。为探索该模型在不同观测尺度下的适用程度,本文从地物辐射原理出发,通过理论推导微面元辐射通量表达式,得出地物辐射通量除了与端元反射率和面积比有关外,也与天顶角存在显著的非线性关系。因此,在线性光谱混合模型和微面元辐射通量的基础上,推导了更具普适性的积分线性光谱混合模型的表达式,再采用数值模拟的方法,计算了两模型的相对差值Δρ,结果表明Δρ的大小仅与探测单元的半瞬时视场角β有关,并通过实测光谱实验对上述推论进行了验证。研究表明,当β<13°时,Δρ较小,线性光谱混合模型是积分线性光谱混合模型的一种近似表达形式,β完全可作为确定线性光谱混合模型适用观测尺度的关键依据,并且该模型的适用程度随β的增大而降低。

关键词：线性光谱混合模型微面元积分线性光谱观测尺度数值模拟瞬时视场角

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桂林-阳朔地区DEM地形特征与岩性相关性分析及分类研究

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地球信息科学学报 2019年第12期21卷 1867-1876页

作者：陈霄燕潘军邢立新蒋立军孙也涵仲伟敬范博文吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 西安卫星测控中心第一活动站渭南714000

地形地貌是岩性解译的重要信息,地形因子作为描述DEM数字曲面几何特征的定量指标参数,可用来定量化表达不同岩性所在地区地形地貌特征。本文以桂林-阳朔地区为研究区,研究地形因子数学、地质意义,建立岩性与地形因子组合间的定量关联,... 详细信息

地形地貌是岩性解译的重要信息,地形因子作为描述DEM数字曲面几何特征的定量指标参数,可用来定量化表达不同岩性所在地区地形地貌特征。本文以桂林-阳朔地区为研究区,研究地形因子数学、地质意义,建立岩性与地形因子组合间的定量关联,进而实现岩石类型划分。本文基于ASTERGDEM提取坡度、起伏度等12个地形因子,在分析各个地形因子地质意义基础上,通过聚类分析及方差分析的多元统计分析方法,研究各岩性地形因子特性及其关联性,建立研究区岩性之间的定量差异;此外,利用因子分析方法研究岩性分类过程中的主导因素,确定适宜岩性分类方法以实现定量化岩性分类。实验结果表明:不同岩性、不同地形地貌的地形因子(组合)之间具有显著差异,基于因子分析得到的宏观地形复杂度指数(MTI)以及微观曲率指数(MCI)对岩石类型的分类精度达77.36%。研究表明,地形复杂度等地形因子可用于岩性分类,采用因子分析方法可获取反映地形地貌宏观、微观特征的定量指标,且岩性分类效果良好。

关键词：地形因子岩性分类聚类分析因子分析 DEM 宏观地形复杂度指数微观曲率指数桂林-阳朔地区

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一种有效合成低聚糖的右旋糖酐蔗糖酶

一种有效合成低聚糖的右旋糖酐蔗糖酶

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第十一届中国酶工程学术研讨会

作者：花敬涵张洪斌胡雪芹杨静文合肥工业大学生物与医学工程学院

右旋糖酐蔗糖酶(Dextransucrase,DSR)是一种由肠膜状明串珠菌和口腔链球菌产生的葡萄糖基转移酶,该酶属于糖苷水解酶第70家族(Family 70),是葡聚糖蔗糖酶领域中研究较早较热门的一类酶。DSR以蔗糖为底物,将蔗糖分子中D一葡萄糖基催化转... 详细信息

右旋糖酐蔗糖酶(Dextransucrase,DSR)是一种由肠膜状明串珠菌和口腔链球菌产生的葡萄糖基转移酶,该酶属于糖苷水解酶第70家族(Family 70),是葡聚糖蔗糖酶领域中研究较早较热门的一类酶。DSR以蔗糖为底物,将蔗糖分子中D一葡萄糖基催化转移到受体分子,用于合成长链右旋糖酐。本研究构建筛选得到具有较高转糖基活性并能够合成短链低聚糖(3-5个糖基)的DSR突变酶,揭示了其合成长链右旋糖酐的关键区域。通过删除C-末端的1494bp片段构建了截短突变体DSR-S1-△A(残基1-3087bp),该突变体与使用蔗糖为糖基供体和受体合成长链右旋糖酐的野生型DSR不同,当蔗糖被用作唯一底物时,DSR-S1-△A(MW:110kDa)不表达活性。添加其它糖基受体后,DSR-S1-△A能够合成短链寡糖。通过对酶学性质的研究发现:该酶最适pH均为5.4,在pH为4.4-7范围内稳定;最适温度均为25℃;DSR-S1-△A酶在没有受体情况下,酶活完全丧失;受体存在时,DSR-S1-△A酶活是原始酶酶活的71.4%,其中糖基转移活性是水解活性的5.3倍,DSR-S1-△A耐热性与原始酶相比有所下降,在30℃保藏1 h酶活力剩余20.8%。以麦芽糖为受体研究表明,受体浓度为200 mM时酶活最高。供体蔗糖对DSR-S1-△A酶的影响较大,酶活随着蔗糖浓度提高而增加。结果显示DSR-S1-△A主要活性为转糖基功能,多糖聚合能力较低,进而明确了合成长链右旋糖酐的关键区域位于C-末端。最后通过对麦芽糖、纤维二糖、棉子糖和水苏糖等不同糖类受体的转糖基研究的结果表明:DSR-S1-△A对麦芽糖、纤维二糖、棉子三糖和水苏糖都有转糖基活性,麦芽糖是该酶转糖基反应的最佳受体,;不同天然低聚糖的转糖基反应都趋向于生成低分子量的糖,转移1-2个葡萄糖基到受体分子,并且受体分子量越小越易进行转糖基作用,α键连接糖类化合物比β键连接糖类化合物更易进行转糖基反应;说明改造后的酶能利用较少的麦芽糖合成更多的低聚糖。综上,本研究明确了右旋糖酐蔗糖酶转糖基功能的分子区域,有助于进一步认识右旋糖酐蔗糖酶的催化机制;同时对于功能低聚糖的制备和天然产物的糖基化研究具有重要意义。

关键词：右旋糖酐蔗糖酶转糖基功能低聚糖

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