附件C：譯文




輕軌車輛使用約束多目標(biāo)進(jìn)化搜索的優(yōu)化設(shè)計(jì)


Niahn-Chung Shieh
中山科學(xué)研究院

Chun-Liang Lin
國(guó)立中興大學(xué)電氣工程系
Nan-Jou Lin
逢甲大學(xué)自動(dòng)化控制工程學(xué)院
Yu-Chen Lin
逢甲大學(xué)自動(dòng)化控制工程學(xué)院


摘要——這項(xiàng)研究提出了一個(gè)系統(tǒng)和有效的輕軌車輛垂直的被動(dòng)懸架優(yōu)化進(jìn)程，采用的是一種新的約束多目標(biāo)演化算法。提出了一個(gè)三廂列車裝置的多體動(dòng)力學(xué)模型，懸架彈簧和阻尼參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。被動(dòng)懸架的設(shè)計(jì)借助于演化算法的使用，從而使乘坐質(zhì)量和由于不規(guī)則的傾斜軌道引起的懸架撓度兩者達(dá)到最佳的折衷效果。本研究進(jìn)行廣泛的模擬仿真以驗(yàn)證所提出的設(shè)計(jì)方案。初步結(jié)果表明：當(dāng)被動(dòng)懸架的參數(shù)設(shè)計(jì)通過(guò)預(yù)設(shè)的優(yōu)化步驟，而輕軌車運(yùn)行于以最壞的軌道條件，同時(shí)保持懸架撓度在其允許的間隙范圍內(nèi)時(shí)，也將大大提高乘坐質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：輕軌車輛，被動(dòng)懸架，演化算法，遺傳算法。

1引言

輕軌車輛懸架的主要作用是支撐車體和轉(zhuǎn)向架，隔離由不平路面作用在車輪上的沖擊力，控制車體在導(dǎo)軌面的姿勢(shì)以提供舒適的駕駛環(huán)境。簡(jiǎn)單地說(shuō)，懸架會(huì)影響車輛行駛舒適性和穩(wěn)定性，因此，懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)隔離車體和粗糙軌面，軌面和車體之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)目臻g。
在這項(xiàng)研究中，發(fā)展了三廂列車裝置的9自由度多體動(dòng)力學(xué)模型，八懸簧和選擇的阻尼參數(shù)被優(yōu)化。
演化算法過(guò)去習(xí)慣用來(lái)達(dá)到乘坐質(zhì)量和由于不規(guī)則傾斜軌道引起的第一懸架撓度和第二懸架撓度最佳配合。在這里，我們發(fā)展了一個(gè)新的約束多目標(biāo)進(jìn)化算法，以協(xié)助懸架設(shè)計(jì)和處理乘坐質(zhì)量和懸架撓度之間不可避免的矛盾。我們證明了在被動(dòng)懸架設(shè)計(jì)期間怎樣使用演化算法能夠獲得最佳方案。廣泛的計(jì)算機(jī)模擬仿真驗(yàn)證了算法的有效性。
在過(guò)去幾十年，僅僅少量資料關(guān)注鐵路車輛懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。最近，研究員們付出了更多的關(guān)注，以調(diào)查這種問(wèn)題[2-4]。在經(jīng)典分析法中，懸架參數(shù)設(shè)計(jì)建立在懸架的最大沖擊力，靜撓度，車體的自然彈跳頻率的基礎(chǔ)上。實(shí)際上，車體的加速度和由于不規(guī)則傾斜軌道引起的懸架撓度也必須同時(shí)考慮。無(wú)論如何，要滿足乘坐舒適和懸架緊密簡(jiǎn)潔這相沖突的目的通常是一件艱難的任務(wù)。
尋找懸掛參數(shù)的同時(shí)還要滿足所有互有沖突的目標(biāo)，這樣太復(fù)雜，并且很難解析或數(shù)值求解。幸運(yùn)的是，遺傳算法和演化算法的運(yùn)用提供了解決這種問(wèn)題的方法。演化算法是隨機(jī)優(yōu)化算法。