本发明涉及轨道列车，具体来说，涉及一种具有液压互联悬架的铰接式转向架、胶轮虚拟轨道列车及其运动控制方法。
背景技术：
1、虚拟轨道交通系统是一种采用城市轨道交通运行管理模式的道路交通系统，钢轮钢轨轨道交通的轨道是钢轨铺设在混凝土上，车辆在轨道上行驶，相对来说路面比较平整，不易出现颠簸和震动。而公路交通的路面状况会受到许多因素的影响，包括交通流量、路面材料、气候条件等，因此公路上的不平顺更为恶劣。胶轮低地板虚拟轨道列车悬挂系统采用的是被动悬挂方式，包括空簧、减振器和抗侧滚扭杆等部件，尽管通过对空簧刚度、减振器阻尼、扭杆刚度等特征参数进行优化，可以稍微改善车辆的垂向平稳性和侧倾性能，但不能很好的适应颠簸路面。
2、不同车身运动模态往往对于刚度和阻尼的要求不同，但被动悬挂方式无法独立调节各个运动模态对应的刚度和阻尼特性，因而无法得到车辆的理想最优性能，在对悬挂系统进行结构设计和参数选型时，往往从车辆的整体性能出发，对车辆的各种性能进行权衡，不能达到全局最优。
3、为消除车辆颠簸以提供较好的舒适性，悬架刚度需要设计较小，但在车辆紧急换道或急转弯时将导致车身的侧倾较大，且在启停过程中易发生俯仰现象；为保证车辆在曲线通过和紧急换道时车辆的侧倾角尽量小，往往需要将悬架刚度设置较大以提供足够的侧倾支撑。同理，车辆浮沉、侧倾以及俯仰三种模态下的阻尼受垂向减振器阻尼主导，互相关联。因此，传统被动悬架往往无法兼顾车辆的运行平稳性和操稳性。
4、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、针对相关技术中的问题，本发明提出一种具有液压互联悬架的铰接式转向架、胶轮虚拟轨道列车及其运动控制方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
2、为此，本发明采用的具体技术方案如下：
3、根据本发明的第一方面，提供了一种具有液压互联悬架的铰接式转向架。
4、在一个实施例中，一种具有液压互联悬架的铰接式转向架，具有两个车桥，车桥的两端分别设有可相对于车桥转动的车轮，每个车桥上均对称设置有两个悬挂装置，悬挂装置的顶部与车体相接；悬挂装置为液压缸，每个铰接转向架的四个液压缸的之间设置两条独立油路，使每个铰接转向架的四个液压缸构成一个液压互联悬架。
5、在一个实施例中，液压缸包括通过活塞分隔的上腔室和下腔室，活塞杆从下腔室伸出并支撑于轴桥，活塞杆随车辆行驶而进行往复直线运动，使得上下腔室油液流入或流出。
6、在一个实施例中，每个液压互联悬架包括前左液压缸、前右液压缸、后左液压缸、后右液压缸、左侧蓄能器和右侧蓄能器；独立油路包括通过第一液压油管连通的前右液压缸的下腔室、前左液压缸的上腔室、左后液压缸的上腔室、后右液压缸的下腔室和左侧蓄能器；独立油路包括通过第二液压油管连通的前左液压缸的下腔室、前右液压缸的上腔室、后右液压缸的上腔室、后左液压缸的下腔室和右侧蓄能器；液压油管与液压缸及蓄能器之间设置有节流阀。
7、在一个实施例中，所述节流阀的参数和蓄能器的参数在出厂前提前预设。
8、根据本发明的第二方面，提供了胶轮虚拟轨道列车。
9、在一个实施例中，胶轮虚拟轨道列车，包括两节动车及连接在两节动车之间的中间车；动车与中间车之间通过铰接式转向架相连，所述动车具有两个动力车桥。
10、根据本发明的第三方面，提供了胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法。
11、在一个实施例中，胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法，包括：
12、s1、采集列车行驶过程中的车辆运动姿态，并获取各车辆运动姿态下的液压互联悬架动挠度；
13、s2、基于液压互联悬架动挠度分析液压缸位移响应，并结合液压互联悬架的运动表现建立液压油路的油液流动关系；
14、s3、依据液压油路的油液流动关系得到蓄能器内部气压变化状态，并分析各车辆运动姿态下的刚度变化和阻尼变化；
15、s4、结合各车辆运动姿态下的刚度变化和阻尼变化调节车辆运动姿态。
16、在一个实施例中，依据液压油路的油液流动关系得到蓄能器内部气压变化状态包括：
17、获取活塞杆在往复直线运动状态时，液压缸上腔室和下腔室的油液流体状态；
18、结合油液流体状态分析蓄能器内部预定压力气体的压缩及膨胀状态；
19、基于蓄能器内部预定压力气体的压缩及膨胀状态分析蓄能器内部气压变化，得到蓄能器内部气压变化状态。
20、在一个实施例中，列车行驶过程中的车辆运动姿态包括俯仰模态、垂向跳动模态、侧倾模态及扭曲模态。
21、在一个实施例中，分析列车在垂向跳动模态下的刚度变化包括：
22、采集列车在垂向跳动模态下液压缸受到的垂向激励，并获取油液流入蓄能器的油液流动状态；
23、分析蓄能器内部气体变化，并根据理想气体状态方程计算蓄能器内部气体的压力变化条件；
24、计算蓄能器内部气体的压力变化条件导致液压缸产生的垂向力，并基于液压缸产生的垂向力分析液压互联悬架产生的垂向刚度；
25、搭建液压互联悬架仿真模型，仿真分析蓄能器的初始体积和预充压力对垂向刚度的影响。
26、在一个实施例中，蓄能器内气体的压力变化条件的计算公式为：
27、pl(vs-δv)γ＝pr(vs-δv)γ＝p0v0γ＝psvsγ
28、
29、式中，pr表示右侧蓄能器动态压力；pl表示左侧蓄能器动态压力；γ表示气体多变指数；ps表示蓄能器平衡压力；vs表示蓄能器平衡体积；p0表示蓄能器预充压力；v0表示蓄能器初始体积；δv表示垂向刚度变化条件；l表示左右液压缸距离。
30、铰接式转向架在轨道车辆中是一种特殊的设计，通常用于铰接车辆(如有多个车体的列车)。在这种设计中，一个转向架通常位于两个车体的连接处，共享两个车体的部分载荷。相比传统独立的转向架连接方式，本发明具备液压互联悬挂的铰接式转向架与传统铰接式转向架存在以下关键差异：
31、1.力的传递与分布方式
32、现有铰接式转向架连接：在铰接式转向架设计中，两个相邻车体通过一个转向架连接在一起，转向架承载这两个车体的部分重量和动态力。力的传递通常集中在转向架上，通过转向架的悬挂系统直接传递到轨道。这种连接方式下，两个车体的动态行为在很大程度上依赖于同一个转向架，力的传递是集中而直接的。
33、本发明具有液压互联悬挂的铰接转向架：在液压互联悬挂系统中，两个车体之间的力传递不仅依赖于转向架，还通过液压系统进行协调。液压互联系统能够在两个车体之间实现更均匀的力分布和动态调节，而不仅仅依赖于铰接式转向架的悬挂系统。这种设计允许力通过液压管路在车体之间动态调节，减小单一转向架的力集中现象，提高车辆整体的平衡性和稳定性。
34、2.动态响应与控制
35、现有铰接式转向架连接：铰接式转向架的动态响应主要依赖于转向架本身的悬挂系统以及转向架和车体的连接方式。由于转向架需要同时响应两个车体的动态需求，可能导致在某些情况下转向架的响应能力受到限制，特别是在复杂的动态工况下，转向架的过载问题较为突出。
36、本发明具有液压互联悬挂的铰接转向架：液压互联悬挂系统可以通过液压系统的动态调节，在两个车体之间协调控制力的传递和分布，从而减少铰接转向架的压力。液压系统能够调节车体的垂向运动和侧倾行为，提高整体车辆的动态响应能力，并在复杂工况下提供更好的车辆姿态控制。
37、3.力平衡与稳定性
38、现有铰接式转向架连接：由于铰接式转向架连接同时支撑两个车体，任何一个车体的力变化都会直接影响另一个车体的动态表现。通常，转向架的悬挂系统承担了主要的力平衡任务，而车体之间的力调节较为被动。这可能在极端工况下导致转向架过载或者失衡，影响车辆整体稳定性。
39、本发明具有液压互联悬挂的铰接转向架：液压互联悬挂系统通过液压管路连接车体之间的悬挂系统，实现力的主动平衡。通过液压系统，可以在两个车体之间调节力的分布，从而减轻转向架的负荷，提升车辆的整体稳定性。尤其在侧倾控制和垂向力调节方面，液压互联系统提供了更为灵活的解决方案，有效降低了车体侧倾和不均匀载荷带来的风险。
40、4.结构与复杂性
41、现有铰接式转向架连接：铰接式转向架的结构设计通常较为复杂，因为它需要同时承载两个车体的重量并处理它们之间的相对运动。这种结构虽然减少了列车所需的转向架数量，但增加了转向架本身的设计和制造复杂性。
42、本发明具有液压互联悬挂的铰接转向架：液压互联悬挂系统的结构复杂性主要体现在液压管路、液压缸以及控制系统的设计上。相比铰接式转向架，液压互联系统的复杂性更多地体现在控制和调节机制上，但它通过分散力的传递，降低了对单个转向架的要求，从而可能简化转向架的设计，提升系统的整体效率。
43、5.适应性与灵活性
44、现有铰接式转向架连接：铰接式转向架由于其机械性质，适应性较为有限，转向架必须在设计时考虑到最极端的工况，来确保其在各种运行条件下的稳定性和安全性。这种设计在面对动态负载变化时，调整的余地有限。
45、本发明具有液压互联悬挂的铰接转向架：液压互联系统具有更强的适应性和灵活性。通过液压系统的动态调节，可以实时适应不同的运行工况，并对动态负载变化做出迅速响应。这种灵活性使得液压互联系统在复杂的路况和运行条件下比单纯依赖铰接式转向架的系统表现更加优越。
46、可见，本发明中具有液压互联悬架的铰接转向架与现有铰接式转向架相比，具备更为复杂的力分布与控制机制。液压系统可以在车体之间实现动态调节，降低对铰接转向架的力集中问题，提高整体的动态响应能力和稳定性。通过液压互联，系统能够更加灵活地应对复杂工况，增强车辆的适应性和安全性。
47、本发明的有益效果为：
48、1、本发明通过不同的管路互联可以巧妙地实现运动模态解耦，可针对车辆舒适性最佳阻尼比、抗侧倾最佳阻尼比对液压缸阻尼阀和蓄能器阻尼阀进行正向设计，在极大提升侧倾性能的同时提升舒适性，并通过设置液压刚度参数可协调对垂向刚度和侧倾刚度的需求，同时兼顾车辆运行平稳性和操纵稳定性，使得胶轮低地板车辆更适应颠簸路面，进而优化列车的动力学性能。
49、2、本发明根据液压缸在车轮组间不同的连接形式，可以组合出不同用途的液压互联悬架，例如，抗侧倾式液压互联悬架具有低垂向刚度和高侧倾刚度的特点，通过合理匹配液压系统参数能够同时兼顾车辆的舒适性和操纵稳定性，并通过匹配液压互联系统的抗侧倾力矩和垂向阻尼，可以代替原车间轴桥的抗侧滚扭杆和垂向减振器，从而提升胶轮低地板虚拟轨道列车的运行平稳性。
1.一种具有液压互联悬架的铰接式转向架，具有两个车桥(5、6；3、4)，车桥(5、6；3、4)的两端分别设有可相对于车桥(5、6；3、4)转动的车轮，所述每个车桥上均对称设置有两个悬挂装置(9)，悬挂装置(9)的顶部与车体相接；其特征在于，所述悬挂装置(9)为液压缸，每个铰接转向架(10、13)的四个液压缸的之间设置两条独立油路(l1、l2)，使每个铰接转向架(10、13)的四个液压缸构成一个液压互联悬架(11、12)。
2.根据权利要求1所述的具有液压互联悬架的铰接式转向架，其特征在于：所述液压缸包括通过活塞分隔的上腔室和下腔室，活塞杆从下腔室伸出并支撑于轴桥，活塞杆随车辆行驶而进行往复直线运动，使得上下腔室油液流入或流出。
3.根据权利要求2所述的具有液压互联悬架的铰接式转向架，其特征在于，每个液压互联悬架包括前左液压缸(fl)、前右液压缸(fr)、后左液压缸(rl)、后右液压缸(rr)、左侧蓄能器(1104)和右侧蓄能器(1105)；独立油路(l1)包括通过第一液压油管(1101)连通的前右液压缸(fr)的下腔室、前左液压缸(fl)的上腔室、左后液压缸(fl)的上腔室、后右液压缸(rr)的下腔室和左侧蓄能器(1104)；独立油路(l2)包括通过第二液压油管(1102)连通的前左液压缸(fl)的下腔室、前右液压缸(fr)的上腔室、后右液压缸(rr)的上腔室、后左液压缸(rl)的下腔室和右侧蓄能器(1105)；液压油管与液压缸及蓄能器之间设置有节流阀(1103)。
4.根据权利要求3所述的具有液压互联悬架的铰接式转向架，其特征在于，所述节流阀(1103)的参数和蓄能器(1104、1105)的参数在出厂前提前预设。
5.胶轮虚拟轨道列车，包括两节动车(mc1、mc2)及连接在两节动车(mc1、mc2)之间的中间车(t)；其特征在于，动车(mc1、mc2)与中间车(t)之间通过如权利要求1至4任一项所述的铰接式转向架(10、13)相连，所述动车(mc1、mc2)具有两个动力车桥(1、2；7、8)。
6.胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法，其特征在于，胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法，其特征在于，所述依据液压油路的油液流动关系得到蓄能器内部气压变化状态包括：
8.根据权利要求7所述的胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法，其特征在于，所述列车行驶过程中的车辆运动姿态包括俯仰模态、垂向跳动模态、侧倾模态及扭曲模态。
9.根据权利要求8所述的胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法，其特征在于，所述分析列车在垂向跳动模态下的刚度变化包括：
10.根据权利要求9所述的胶轮虚拟轨道列车的运动控制方法，其特征在于，所述蓄能器内部气体的压力变化条件的计算公式为：
