附件C：譯文




輕軌車輛使用約束多目標進化搜索的優(yōu)化設計


Niahn-Chung Shieh
中山科學研究院

Chun-Liang Lin
國立中興大學電氣工程系
Nan-Jou Lin
逢甲大學自動化控制工程學院
Yu-Chen Lin
逢甲大學自動化控制工程學院


摘要——這項研究提出了一個系統(tǒng)和有效的輕軌車輛垂直的被動懸架優(yōu)化進程，采用的是一種新的約束多目標演化算法。提出了一個三廂列車裝置的多體動力學模型，懸架彈簧和阻尼參數(shù)的優(yōu)化設計。被動懸架的設計借助于演化算法的使用，從而使乘坐質量和由于不規(guī)則的傾斜軌道引起的懸架撓度兩者達到最佳的折衷效果。本研究進行廣泛的模擬仿真以驗證所提出的設計方案。初步結果表明：當被動懸架的參數(shù)設計通過預設的優(yōu)化步驟，而輕軌車運行于以最壞的軌道條件，同時保持懸架撓度在其允許的間隙范圍內時，也將大大提高乘坐質量。

關鍵詞：輕軌車輛，被動懸架，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，控制車體在導軌面的姿勢以提供舒適的駕駛環(huán)境。簡單地說，懸架會影響車輛行駛舒適性和穩(wěn)定性，因此，懸架系統(tǒng)的設計應隔離車體和粗糙軌面，軌面和車體之間應保持適當?shù)目臻g。
在這項研究中，發(fā)展了三廂列車裝置的9自由度多體動力學模型，八懸簧和選擇的阻尼參數(shù)被優(yōu)化。
演化算法過去習慣用來達到乘坐質量和由于不規(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)展了一個新的約束多目標進化算法，以協(xié)助懸架設計和處理乘坐質量和懸架撓度之間不可避免的矛盾。我們證明了在被動懸架設計期間怎樣使用演化算法能夠獲得最佳方案。廣泛的計算機模擬仿真驗證了算法的有效性。
在過去幾十年，僅僅少量資料關注鐵路車輛懸架的優(yōu)化設計[1]。最近，研究員們付出了更多的關注，以調查這種問題[2-4]。在經(jīng)典分析法中，懸架參數(shù)設計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上。實際上，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考慮。無論如何，要滿足乘坐舒適和懸架緊密簡潔這相沖突的目的通常是一件艱難的任務。
尋找懸掛參數(shù)的同時還要滿足所有互有沖突的目標，這樣太復雜，并且很難解析或數(shù)值求解。幸運的是，遺傳算法和演化算法的運用提供了解決這種問題的方法。演化算法是隨機優(yōu)化算法。