地下直线电机牵引地面车辆分析研究

提出了一种地下直线电机牵引地面车辆的创新交通方式,对其基本原理进行了简单的介绍,并建立了相应的动力学仿真模型。在此基础上分析了传统直线电机悬挂结构对车辆性能的影响,并对比分析了地下直线电机车辆与传统直线电机车辆的动力学能行与能耗情况,结果表明地下直线电机的动力学性能及能耗情况均优于传统直线电机车辆。     

轮轨磨耗状态下悬挂参数失效对车辆动力学性能影响

为了研究悬挂参数失效对车辆系统动力学性能的影响,建立高速车辆系统动力学模型和悬挂参数失效模型,针对新轮轨、磨耗后轮轨进行轮轨接触几何关系和动力学仿真计算,分析当悬挂参数正常工作和失效时,车辆动力学性能的变化。结果表明：与新轮轨相比,轮轨磨耗状态下的等效锥度、滚动圆半径差和左右轮轨接触角度差变大;轮轨磨耗造成蛇行失稳临界速度下降,运行平稳性和曲线通过能力变差;悬挂系统失效方式不同,对车辆系统动力学的性能和车体的动态响应影响程度不同;车辆的悬挂参数优化应考虑轮轨磨耗的影响。     

履带车辆单轮悬挂系统建模及仿真研究

以某履带车辆悬挂系统为例,利用动力学软件RecurDyn建立单轮动力学模型。基于车辆动力学与冲击碰撞原理,研究油气弹簧与液压缓冲器对悬挂系统性能影响及车体行驶过程中悬挂系统缓冲、吸振性能。结果表明,车辆单轮悬挂模型及动力学仿真具有简单、可靠、快速等特点,可一定程度上替代整车仿真。油气弹簧与液压缓冲器组成的悬挂系统有非线性、变阻尼特性,在大振幅激励下减振效果更明显。     

面向性能需求的动态调节消扭悬架参数匹配与动力学研究

为协调越野车辆抗侧倾性能和通过性能,研究一种新型动态调节消扭悬架系统(DTS)。该系统可提高车辆抗侧倾能力,消除车身的扭转,增强车轮接地性,提高越野性能和安全性。在阐述DTS系统结构和原理的基础上,利用MATLAB建立该系统的动力学模型以及整车14自由度动力学模型;同时提出一种新的悬架参数匹配方法:面向抗侧倾性能和消扭性能需求匹配DTS系统的关键参数;设计蛇形试验、前轮角阶跃输入试验和扭曲路面工况研究装有DTS系统的车辆的动力学性能,并验证参数合理性。结果表明:应用面向性能需求的匹配方法能有效平衡车辆相关性能;该悬架系统能有效减少车辆侧倾角以及消除车身扭转载荷,对车辆越野性和舒适性有一定改善,并且在车辆转向时能增大其不足转向度,提高车辆安全性。     

半主动控制与时滞对高速铁道车辆平稳性、稳定性及安全性的影响

分析了半主动控制及时滞对高速铁道车辆运行平稳性、运动稳定性和安全性能的影响。首先利用多体动力学技术建立了62个自由度的高速铁道车辆非线性模型,并在此基础上设计了基于Bouc-Wen立方修正模型的磁流变阻尼器和半主动控制器,最后利用ADAMS+MATLAB联合仿真的方法分析了半主动控制与时滞对铁道车辆动力学性能的影响。结果表明,半主动控制可以有效提高车辆运行平稳性和安全性能,但会在一定程度上降低车辆的运动稳定性。随着时滞量的增加,半主动控制作用下的动力学性能并非逐渐恶化,而是呈波浪形变化,且在100~200 ms和400~500 ms时滞范围内最差。半主动开关控制及其改进型在有无时滞考虑时控制效果不同,这就更加证明了进行时滞分析的必要性     

地铁车辆柔性车体半主动悬挂天棚模糊控制

为了提高地铁车辆乘坐舒适度,采用天棚模糊控制策略对地铁车辆车体横向振动进行控制。由于地铁车辆车体的轻量化以及运营时速的不断提高,在搭建地铁车辆动力学模型时需考虑车体柔性特征。因此,搭建基于柔性车体的地铁车辆刚柔耦合动力学模型,对车体振动进行计算并与刚性车辆模型及实测数据对比。将地铁车辆刚柔耦合动力学模型导入MATLAB,基于天棚模糊控制策略建立联合仿真控制模型仿真车体振动,并且与不同控制策略对比。结果表明：考虑车体柔性的地铁车辆刚柔耦合动力学模型仿真结果更加接近实测情况,基于天棚阻尼的模糊复合控制相比于传统的天棚阻尼控制,能够取得更优的减振效果,使车辆的动力学性能得到更大程度改善。     

副构架直线电机转向架车辆动力学及振动研究

为了改善直线电机车辆动力学性能,提出了在轴箱上增加副构架,建立了其整车动力学模型,并对有无副构架的两种车辆在一定速度下进行频域和时域仿真,计算了车辆主要振型和曲线通过的主要性能.结果表明存在副构架转向架的车辆其直线稳定性高,通过小半径曲线时与车辆轮轨磨耗相关的指数较小,当通过较大半径曲线时,性能比无副构架的车辆稍差,但绝对值保持在一个相对较低的水平.     

地铁车轮磨耗对轮轨接触特性及动力学性能的影响

对某地铁线路轮轨磨耗进行测试,分析实测型面与CN60钢轨匹配的轮轨接触几何关系,并利用Kalker三维弹性体非赫兹滚动接触理论对轮轨接触力学特性进行分析。利用UM多体动力学软件建立某B型地铁车辆动力学仿真模型,分析轮轨磨耗对车辆动力学性能及轮轨接触损伤特性的影响。结果表明:该线路车轮踏面磨耗较均匀,存在明显轮缘磨耗现象。不同运行里程下实测车轮踏面外形基本相似,导致车轮磨耗对轮轨接触几何关系、轮轨接触力学特性及车辆动力学性能的影响较小。实测轮轨匹配下的动力学性能略有下降。随着运行里程增大磨耗指数变化不大,表明车轮磨耗稳定。车轮磨耗后表面疲劳指数大于标准型面,出现滚动接触疲劳的可能性增大。     

高速列车可变阻尼抗蛇行减振器适应性研究

针对高速列车运行里程长、运行速度不断提高,线路状况复杂,导致车辆运行性能恶化的情况,开展可变阻尼抗蛇行减振器适应性研究。采用动力学软件SIMPACK建立车辆系统动力学模型,模拟车辆不同运行工况,进行动力学仿真计算,获得车辆在速度变化、线路恶化和不同曲线运行的相关车辆动力学性能指标,分析抗蛇行减振器阻尼参数变化对车辆运行平稳性和安全性的影响。结果表明:通过调整抗蛇行减振器阻尼值,可使高速列车更好地适用于不同运行工况;高速列车采用可变阻尼式抗蛇行减振器,可以更好地保证车辆运行安全性。     

轴箱转臂定位节点温变特性对车辆动力学性能的影响

为了研究轴箱转臂定位橡胶节点的温变特性以及对车辆动力学性能的影响,对我国某高速动车组轴箱转臂定位橡胶节点进行高低温试验以及动力学仿真。试验结果表明,在固定振动频率与振动幅值条件下,橡胶节点的动态刚度与动态阻尼随温度的上升而下降。橡胶节点刚度与阻尼的变化会造成轨道车辆系统动力学性能的改变,仿真结果表明,蛇行临界速度随环境温度的上升先上升后下降,随着温度的上升,其它动力学性能如平稳性与安全性等指标变化相对复杂。     

基于工况识别的IWM-EV主动悬架MOPSO模糊滑模控制

轮毂电机电动汽车(in-wheel motor electric vehicle,IWM-EV)的电机激励与车辆系统的耦合特性严重的恶化车辆的动力学性能以及电机的工作稳定性,针对这种振动负效应问题,建立了考虑机电耦合的车辆动力学耦合模型,并设计了工况识别的主动悬架多目标粒子群(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)模糊滑模控制器。基于傅里叶级数法建立了轮毂电机的垂向不平衡激励与电机转矩的电机模型;将电机模型与车辆动力学模型结合建立了电机与悬架联合的垂向-驱动非线性动力学耦合模型。基于耦合模型分析了车辆的机电耦合振动负效应特性,针对模型强非线性的特点,设计了耦合模型的非线性控制器。仿真结果表明,控制器能既能有效的减小电机的相对偏心率,抑制电机不平衡电磁力,又能提升车辆动力学性能,有效的抑制了轮毂电机电动汽车的振动负效应。     

中低速磁浮车辆空气弹簧动力学建模及其应用研究

建立合理的适用于中低速磁浮车辆的空气弹簧动力学模型是预测中低速磁浮车辆动力学性能的必要条件。基于振动力学与弹性力学基本原理，建立了中低速磁浮车辆空气弹簧系统非线性动力学模型，依据测试结果辨识了系统参数，试验验证了模型的准确性，并结合线路动态测试结果对比了线性模型与非线性模型的差异。结果表明：空气弹簧在±70 mm有效行程范围内，其垂向载荷-内压-位移之间呈三次函数关系，行程大于70 mm时，载荷-位移呈线性关系；磁浮车辆空气弹簧横向刚度极大，可以分段线性近似表示；直线线路车辆速度大于30 km/h以及曲线线路半径小于100 m时，线性模型计算结果偏差较大，非线性模型计算精度显著高于等效线性模型。研究结果可为中低速磁浮车辆设计、动力性能预测提供理论依据。     

高速列车车轮磨耗引起的轮轨接触非对称问题研究

高速列车在实际运行过程中,由于同一轮对左右车轮磨耗不均会引起轮轨的非对称接触,对车辆的动力学性能影响较大。本文对由于车轮磨耗引起的踏面外形变化对车轮运行的影响进行了的原理进行了简单的阐述,并结合实测的车轮踏面磨耗数据建立某型动车的动力学仿真模型,分析不同磨耗工况下车辆的动力学性能。分析结果表明,随着车轮踏面磨耗的加剧,车辆的稳定性、横向平稳性、脱轨系数、轮轴横向力、摩擦功率和轴箱处的横向加速度均有一定程度的恶化,而且磨耗越严重,恶化趋势越明显。     

独立旋转车轮直线电机地铁车辆动力学分析

为了减小直线电机和感应板的间隙以提高直线电机工作效率,便于直线电机安装和减小直线电机对转向架结构设计要求,提出一种采用独立旋转车轮的直线电机地铁车辆转向架．利用多体动力学软件SIMPACK,对采用独立旋转车轮的直线电机车辆系统进行动力学计算．动力学仿真分析结果表明,采用独立旋转车轮的直线电机车辆具有良好的运行平稳性和曲线通过性能,满足城市轨道交通车辆的要求．     

均载组合式小轮径货车转向架车轮型面优化设计研究

小轮径转向架技术是驼背运输车辆的关键技术,小轮径低地板驮背车车轮型面磨耗问题严重,对其动力学性能造成严重影响,为了进一步提升其服役性能,对小轮径低地板驮背车车轮型面进行优化设计。首先建立小轮径低地板驮背车动力学模型,然后利用轮径差反向设计方法对车轮型面进行优化,最后利用车辆动力学模型对优化后型面的车辆动力学性能和磨耗特性进行验证分析。结果表明,优化后型面进一步降低了车轮等效锥度,同时减小了轮轨法向接触应力。通过对比优化前后动力学特性,优化后车轮型面有效提升了空重车状态下的临界速度,空车临界速度较LM踏面提高23.3%,重车临界速度较LM踏面增大17.54%。同时优化后型面有效提升了车辆的平稳性和曲线通过性能,最后利用车轮磨耗模型计算了直线段和曲线段的车轮磨耗,优化后曲线外侧车轮磨耗最大深度减小54.8%,曲线内侧车轮磨耗最大深度减小48.13%,型面优化可以有效减小小轮径低地板驮背车直线段和曲线段的车轮磨耗,为抑制车轮磨耗,提升服役性能具有重要作用。     

重载列车动力学数值模拟

为研究列车纵向冲击对车辆运行安全性的影响,首先对缓冲器动力学模型进行了修正,并利用单自由度车辆冲击对缓冲器特性予以验证;然后采用联合模型法和混合模型法,计算了车辆通过曲线时紧急制动工况下车辆的轮轨横向力和脱轨系数,并与独立模型进行对比。计算结果表明:修正后的缓冲器动力学模型能较好地模拟缓冲器的特性曲线;车辆通过曲线时制动力产生的纵向冲动,导致车辆的曲线通过性能和列车运行安全性降低,在车辆系统动力学分析中应考虑车钩力的影响;联合模型中由于车钩采取固定偏转角,导致其计算结果偏小;混合模型中的车钩偏转角随列车运行是动态变化的,因此混合模型更接近实际运行工况。     

浅谈小型养路机械的现状及未来前景

在使用大型养路机械的同时大力发展小型养路机械,提高小型养路机械科技含量,充分发挥小型养路机械作用,加强小型养路机械管理,管好、用好、检修及保养好小型养路机械。     

牵引电机转子振动对高速列车动力学性能的影响

为了分析牵引电机转子振动对车辆动力学性能的影响,建立了包括驱动系统的动车非线性动力学模型,模型中考虑了转子-轴承系统的非线性力.通过数值仿真,研究了转子-轴承系统非线性反力对牵引电机振动的影响,对比分析了考虑与不考虑转子轴承非线性反力时车辆在驱动、匀速和惰行工况下的动力学特性.结果表明,电机转子的振动是由轴承变刚度频率...     

基于能量法的车辆侧翻稳定性动力学研究

利用能量方法研究车辆的侧翻性能,提出了一种新的车辆侧翻稳定性综合评价方法。建立了复杂非线性十自由度车辆动力学模型,并通过试验验证了模型的正确性。定义了车辆侧翻能量稳定指标:通过计算车辆实时能量储备与车辆侧翻的能量阈值比值得到侧翻能量储备系数,整合车速和转向输入得到车速-转向干扰系数,最终建立一个包含车速、侧倾角速度、侧倾角和轮胎转角等因素的车辆侧翻稳定性综合评价指标。最后在十自由度车辆动力学模型的基础上进行多工况仿真实验,通过与现有评价指标的对比分析,验证了该评价指标的正确性和适用性。     

便携式轨道车辆整车性能测试平台开发与应用

针对轨道车辆组装完成后的测试需求,开发便携式轨道车辆整车性能测试平台。以FPGA为硬件核心实现传感器供电、信号调理、采集、网络解析功能的集成,具备模块化配置和多制式、多通道同步采集的能力,降低系统的质量和体积。软件采用多线程同步架构,实现数据的实时采集、处理、显示和保存。测试平台具备对轨道车辆牵引、制动、动力学、供电等整车关键功能和性能的集成测试和验证能力,已广泛应用于国内外轨道车辆整车性能测试项目,满足不同轨道车辆车型的测试需求,具有良好的应用效果。