技术领域
[0001] 本
发明涉及一种减轻车辆振动的悬挂系统，特别是一种应用于200km/h以及以上 速度级客车、
机车或动车组的二系横向减振系统。
背景技术
[0002] 车辆振动是影响车辆平顺性的重要因素，衰减振动、提高平顺性的途径之一是设 计合理的悬挂系统，传统的被动悬挂系统的阻尼与
刚度一般是按经验设计或优化方法确定 的，一经
选定，在车辆行驶过程中无法进行调节，这就限制了悬挂性能的进一步提高。近几 年来，随着
铁路车辆的不断提速，以及人们对乘坐火车的舒适性的不断提高，传统的悬挂系 统已经不能够满足相关的要求，因而开发一种新式能够适应高速列车的悬挂系统已经势在 必行。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于针对
现有技术的不足，提供一种提高悬挂系统性能的开关式半 主动悬挂系统。
[0004] 本发明的技术方案为：一种开关式半主动悬挂系统，包括四套半开关式半主动减 振器，两个
加速度
传感器和检测控制系统，其特征在于：每两套开关式半主动
减振器呈斜对
角安装，作用于车体和
转向架之间；每套开关式半主动减振器均包括减振器本体、高速开关
阀、可调阻尼阀以及
压力传感器，其中高速开关阀Al用于接通减振器本体的无杆腔以及储 油腔，储油腔与无杆腔之间设置有
单向阀A3，高速开关阀A2用于接通无杆腔和有杆腔，有 杆腔与储油腔之间设置有可调阻尼阀A4，
压力传感器用于检测减振器本体有杆腔引出的油 路压力；加速度传感器以及压力传感器的输出
信号经过处理后传输给
控制器，控制器控制 高速开关阀的动作。
[0005] 优选的是：所述的加速度传感器检测信号后通过低通
滤波器、A/D转换器、积分与 高通滤波处理
电路后将信号传递给控制器。
[0006] 优选的是：所述的压力传感器检测信号后通过A/D转换器转换后将信号传递给控 制器。
[0007] 优选的是：所述的高速开关阀包括
阀体，阀体的内部包括动铁芯、阀芯以及复位弹 簧，是二通常闭
电磁阀。
[0008] 优选的是：所述的减振器本体包括外缸、中间缸、内缸，内缸的内部设置有
活塞杆 以及活塞，内缸和中间缸的端部设置有底座阀，另一端部设置有导程，并通过
锁紧
螺母与外 缸连接，有杆腔通过导程直接与外部油路相接，无杆腔通过内缸上设置的油孔，与内缸和中 间缸之间形成的腔体相接，并通过腔体与外部油路相接。
[0009] 优选的是：所述的活塞上设置有单向阀。
[0010] 本发明的有益效果为：本发明结合车辆系统动力学、检测技术、液压减振器技术、
液压阀技术、控制技术以及故障诊断技术研究开发一种带有控制系统的应用于
二系悬挂中的横向减振系统，不仅满足常规被动悬挂液压减振器的所有性能，而且在控制系统的作用 下，液压减振器能够做出相应的响应。保留液压减振器衰减车体横向振动的阻尼力，关断液 压减振器加速车体横向振动的阻尼力。检测系统、控制系统和故障诊断系统是整个半主动 悬挂系统的核心，其中，检测系统负责半主动悬挂系统中车体横向加速度的检测以及减振 器内部压力的检测，控制系统负责半主动悬挂系统的动作，故障诊断系统负责加速度传感 器故障、控制装置本身故障以及整个系统的工作状态故障诊断功能，并且在出现故障的情 况下，半主动悬挂系统能够切换至被动状态。选择使油路均在导程方向引出，油路会更加紧 凑，油液的行程减少，减小了
流体在长行程时的压力损失，而且为高速开关阀的安装提供便 利。
附图说明
[0011] 图1为本发明开关式半主动减振器工作原理图
[0012] 图2为本发明工作状态示意图（vl > 0、vl-v2 > 0)
[0013] 图3为本发明工作状态示意图（vl > 0、vl-v2彡0)
[0014] 图4为本发明减振器本体的剖视结构示意图
[0015] 图5为本发明高速开关阀的内部结构示意图
具体实施方式
[0017] 下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
[0018] 一种开关式半主动悬挂系统，包括四套半开关式半主动减振器，两个加速度传感 器和检测控制系统，每两套开关式半主动减振器呈斜对角安装，作用于车体和转向架之间； 每套开关式半主动减振器均包括减振器本体A、高速开关阀A1、A2可调阻尼阀A4以及压力 传感器，其中高速开关阀Al用于接通减振器本体的无杆腔以及储油腔，储油腔与无杆腔之 间设置有单向阀A3，高速开关阀A2用于接通无杆腔和有杆腔，有杆腔与储油腔之间设置有 可调阻尼阀A4，压力传感器用于检测减振器本体有杆腔引出的油路压力；加速度传感器以 及压力传感器的
输出信号经过处理后传输给控制器，控制器控制高速开关阀的动作。所述 的加速度传感器检测信号后通过
低通滤波器、A/D转换器、积分与高通滤波处理电路后将信 号传递给控制器。所述的压力传感器检测信号后通过A/D转换器转换后将信号传递给控制 器。所述的高速开关阀包括阀体1，阀体1的内部包括动铁芯2、阀芯3以及复位
弹簧4，是 二通常闭电磁阀。所述的减振器本体包括外缸5、中间缸6、内缸7，内缸7的内部设置有活 塞杆8以及活塞9，内缸7和中间缸6的端部设置有底座阀10，另一端部设置有导程11，并 通过锁紧螺母12与外缸5连接，有杆腔通过导程11直接与外部油路相接，无杆腔通过内缸 7上设置的油孔，与内缸7和中间缸6之间形成的腔体相接，并通过腔体与外部油路相接。 所述的活塞9上设置有单向阀A5。
[0019] 如图1所示：在高速开关阀ApA2都不得电的情况下，即为被动形式的减振器。在 减振器拉伸（
活塞杆左移）时，单向阀^关闭，有杆腔的油液经过可调阻尼阀^流回储油 腔，由于可调阻尼阀A4的节流作用，有杆腔为高压，形成拉伸时的阻力，由于活塞杆的左移， 活塞下部需要补充油液，此时储油腔的油经过单向阀A3进入无杆腔，补充由于活塞移动形成的油液不足，避免产生局部
真空。在减振器压缩（活塞杆右移）时，单向阀A3关闭，无杆 腔的油液经过单向阀A5流向有杆腔，由于活塞杆右移要占去油缸内一部分容积，所以就要 有油液被排出，排出的油液经过可调阻尼阀A4流回储油腔，形成压缩时的阻力。总之，在拉 伸和
压缩行程中，油液都是从有杆腔经可调阻尼阀到储油腔做单向流动。
[0020] 在减振器拉伸（活塞杆左移）状态下，开关阀A2得电，A1失电，由于单向阀A5的 截止作用，左腔油液只能通过阀A2流入右腔，其不足部分由储油腔供油来补充。由于开关 阀A2不产生
流动阻力，油路及左、右腔均不产生压力，活塞所受的合力F为0。此状态下减 振器不提供减振力。
[0021] 在减振器压缩（活塞杆右移）状态下，开关阀~得电，A2失电，右腔的油液分两路 流动，一路通过单向_A5流向左腔，补充活塞移动带来的油腔体积增大；多余的油量通过另 一油路由开关阀A1流向储油腔。由于单向阀A5和开关阀A1不产生流动阻力，油路及左、右 腔均不产生压力，活塞所受的合力F为0。此状态下减振器不提供减振力。
[0022] 一辆车的开关式半主动悬挂系统由四套开关式半主动减振器、两个加速度传感度 和一套检测、控制系统等组成。其中，每两套开关式半主动减振器A、B呈斜对角安装、作用 于车体和转向架之间，其对应的
控制阀分别为A1、A2、A3、A4、A5 ；B1、化、B3、B4、B5 (见图2和图 3)。
[0023] 当V1 > 0、Vl-V2 > 0时（图2)，高速开关阀A1A2得电动作，其对应的控制油路被 接通。此时减振器A的活塞相对缸体向右运动（拉出），由于单向阀A5的截止作用，其右腔 油液只能通过可调阻尼阀A4流回储油腔。同时，储油腔中储蓄的油液经单向阀A3流进左腔， 用于补偿活塞杆运动时体积差所带来的供油流量不足。由于可调阻尼阀A4具有节流作用， 系统建立起了压力，因此，右腔为高压腔、左腔为低压腔（压力约为0)。减振器A的活塞承 受的合力Fri向左，此力作用在车体上，阻止车体向右运动。
[0024] 同时，减振器B的活塞相对缸体向右运动（压缩），右腔的油液分两路流动，一路通 过单向阀&流入左腔，补充活塞移动带来的油腔体积增大；多余的油量通过另一油路经高 速开关阀化和可调阻尼阀B4流回储油腔。由于可调阻尼阀B4具有节流作用，系统建立起 了压力，此时回路中的流量等于无杆腔（右腔）对有杆腔（左腔）在运动时产生的体积差。 由于高速开关阀化得电打开，使得减振器B的左、右腔的压力相等，均为高压腔，而右腔（无 杆腔）活塞有效面积为左腔（有杆腔）活塞有效面积的两倍，所以，液压力作用在活塞上的 合力Frt向左，并与Fri —起作用在车体上，阻止车体向右运动。
[0025] 当V1 > 0、Vl-V2彡0时（图3)，高速开关阀A1A2得电动作，其对应的控制油路被 接通。减振器A活塞相对缸体向左运动（压缩），左腔的油液分两路流动，一路通过单向阀 A5流入右腔，补充活塞移动带来的油腔体积增大；多余的油量通过另一油路由高速开关阀 A1流回储油腔。由于单向阀A5和高速开关阀A1不产生流动阻力，油路及左、右腔均不产生 压力，活塞所受的合力FrA为0。此状态下减振器A不提供减振力。
[0026] 同时，减振器B活塞相对缸体向左运动（拉出），由于单向阀&的截止作用和可调 阻尼阀B4的节流作用，左腔油液会通过高速开关阀4流入右腔，其不足部分由储油腔供油 来补充。由于高速开关阀化不产生流动阻力，油路及左、右腔均不产生压力，活塞所受的合 力FrB为0。此状态下减振器B也不提供减振力。
[0027] 由以上分析可知，当V1 > 0、Vl-V2 > 0时减振器A、B可提供向左的减振力，实施减振作用；当V1 > 0、Vl-V2 ( 0时减振器A、B不提供减振力。从而在V1 > 0时实现对减振力 方向的控制要求。
[0028] 同理，可推出当V1 < 0、V1-V2 ^ 0时减振器A、B可提供向右的减振力，当V1 < 0、 V1-V2 > 0时减振器A、B不提供减振力。在V1 < 0时也实现了对减振力方向的控制要求。
[0029] 高速开关阀是开关式半主动悬挂系统中最重要的控制元件，其性能的好坏决定了 开关式半主动悬挂系统的成败。高速开关阀在开关式半主动悬挂系统中的主要作用是卸 荷，即卸掉液压减振器加速车体横向振动的阻尼力。
[0030] 高速开关阀主要有动铁芯2和阀芯3组成，以阀芯3的开关实现油液的通断，其原 理如图5所示：常态时，即失电状态时，阀芯3位于右位，阀关闭，油液不能通过；得电时，阀 芯3位于左位，阀打开，油液即能通过。
