制动工况下车辆的动力学分析

以我国主型货车C62A车为研究对象,以制动工况下车辆的动力学响应为研究内容,用动力学分析软件ADAMS/Rail建立仿真分析模型,通过制动与匀速工况车辆与安全性相关参数变化情况的对比,得出施加制动力会影响车辆安全运行的结论以及影响的情形.     

C62A型货车动力学仿真

应用美国ＡＡＲ的ＮＵＣＡＲＳ程序对货车建立三辆车模型并进行动力学仿真计算，分析了模型在各种不平顺组合条件下和曲线通过的系统动力响应。同时，为分析制动 工况时车轮制动力矩和两端车钩力对货车运行安全性的影响，对制动工况下的动力学响应进行了分析，并与匀速工况进行对比，得出了相应的结果。最后，从几何关系的角度 初步分析车辆的横向振动对纵向力求解结果的影响。     

驾驶员在环的爆胎车辆主动安全控制研究

为更加真实地反映爆胎车辆的运动状态,考虑爆胎工况下驾驶员行为对汽车的影响,在主动制动控制策略下,对爆胎汽车进行驾驶补偿控制。根据轮胎力学参数的变化,在轮胎模型基础上构建爆胎模型,结合车辆动力学方程建立爆胎车辆动力学模型,以主动差动制动的方式对爆胎汽车进行稳定性控制,通过驾驶员模型来模拟爆胎工况下司机对方向盘转角控制,分析动力学响应并设计驾驶转角补偿器来修正驾驶员操作引起的汽车失稳状态。结果表明,爆胎会使车辆的运行状态发生改变,驾驶员的行为会导致车辆严重失稳与偏航,差动制动和转角补偿控制可以平衡爆胎过程中产生的不稳定因素并修正驾驶员操作带来的影响,使车辆保持稳定并沿预期轨迹减速行驶。     

商用车辆在长大下坡时制动失效及控制研究

长大下坡制动失效时的控制研究对商用车辆安全行驶至关重要。为了使商用车辆在长大下坡制动时能够满足ECE制动法规的要求,提出了基于商用车辆剩余制动性能分析方法和制动器Bang-Bang策略的ABS控制算法。通过动力学的理论分析和硬件在环测试试验,研究了商用车辆在制动失效工况下有、无ABS控制器对剩余制动性能的影响。结果表明:无ABS车辆,在制动失效工况下均不满足ECE法规要求;硬件在环试验表明虽然存在等同实车的硬件系统带来的时滞,但提出的控制算法对车辆剩余制动性能控制依然有效可行。     

HX_D1组合列车牵引与电制动模型的验证

为了验证重载列车牵引与电制动模型可靠性,以HX_D1型8轴9 600kW电力机车为研究对象,使用列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统(TABLDSS)分别对惰行、牵引和电制动工况下的速度、车钩力等参数进行仿真计算并与试验比较。结果表明:车辆运行基本阻力模型在惰行工况下能够很好的模拟列车瞬时速度变化,最大误差0.9km/h;上坡道牵引工况下的仿真速度与试验最大误差在±1km/h内,第4车车钩力最大误差3.2%;下坡道制动工况下仿真速度误差0.8km/h,第4车车钩力最大误差3.7%,证明了建立的车辆运行基本阻力、牵引与电制动模型是准确的。     

制动工况下旅客列车纵向动力学分析

以单节和谐型机车加挂19节25G型旅客列车为计算模型，运用多体系统动力学分析软件Universal Mechanism，对采用“大劈叉”制动方式时，制动初速、列车管减压量对旅客列车纵向动力学指标的影响进行研究，并对比分析常用与紧急制动工况下的动力学特性差异。研究结果表明，制动初速越低、列车管减压量越大，车钩力及纵向加速度越大、冲动越大；在100 kPa和170 kPa两种列车管减压量下，列车纵向动力学特性差异不大；相对于常用制动，紧急制动时全列车产生很大的压钩力，车辆间的拉钩力作用较小。在西康铁路青岔—营镇下行区段11.9‰下坡道分相处，19节编组列车断电通过时有明显冲动，且冲动发生在机后15位车。     

货车制动及匀速运行工况动力学仿真

应用ＮＵＣＡＲＳ程序对货车建立模型并进行动力学仿真计算，分析了模型在各种不平顺组合条件下的系统动力学响应，同时，对制动工况下的动力学响应进行了分析，并与匀速工况进行了对比，得出了相应的结果。     

惰行和制动工况下重载列车曲线通过数值模拟

为了研究重载列车在惰行和制动工况下通过曲线时的轮轨接触特性,采用数值方法建立单自由度车辆和全自由度车辆混合的列车动力学模型,对比分析了惰行和制动工况下列车曲线通过时的运行安全性、车轮磨耗分布特征、轮轨滚动阻力特性影响。结果表明:考虑车钩负载效应和闸瓦贴靠车轮作用的列车模型在曲线制动工况下的轮轨横向力和脱轨系数指标均比惰行工况时略差,但轮重减载率指标几乎相当;由于制动时闸瓦压力增大了轮对的摇头约束,导致通过曲线时导向车轮磨耗功率的动态分布区域比惰行时更靠近轮缘处;制动工况下的牵引比率随曲线曲度线性变化的范围比惰行工况时大,且随着制动强度的增大,牵引比率也逐渐增大。     

货车车轮热负荷的研究

从我国货车车辆的制动装置条件和运用工况出发，根据货车提速紧急制动长大下坡道制动时制动功率的计算，表明对我国货车车轮热负荷的技术条件要求应高于相应的ＡＡＲ标准要求。提出有关货车车轮热负荷能力 和疲劳寿命的意见。     

基于ADAMS的车辆减速器制动性能分析

制动性能作为评价车辆减速器的重要指标，通常需在驼峰编组站通过实际测量的雷达测速曲线获得。为进一步优化减速器制动性能的获取方式，提出采用虚拟样机仿真的方法对车辆减速器建模并进行动力学分析。首先，基于车辆减速器的工作原理，结合车辆减速器的结构参数和运行状态，构建“车辆-钢轨-减速器”的刚柔耦合动力学模型；其次，以21 t轴重、走行速度5 m/s (18 km/h)的车辆为例，利用仿真模型分析减速器的制动能力。结果表明：该模型的分析结果与减速器制动性能的理论值和实测结果相吻合，可为后续减速器的设计和改进提供参考。     

车辆阻力对高速动车组制动盘热负荷的影响

动车组高速制动时,由于车辆自身阻力及风阻作用,制动盘承受的热负荷会降低。建立了高速制动时考虑车辆阻力的11制动动力试验模型。利用高速11制动动力试验台,研究了制动初速度350km/h时车辆阻力对制动盘热负荷的影响,使11制动动力试验工况与现车更接近,得到的试验结果更符合实际。     

轮轮系统动力学研究

探讨轮轮系统动力学的建模方法和实现计算机模拟。以车辆滚动试验台模拟直线轨道和直线不平顺轨道车辆的运动为研究对象，用Ｄｅ Ｐａｔｅｒ的车辆动力学一阶理论建立轮轮系统的动力学方程式，用ＭＡＴＬＡＢ语言编制软件，将空心轴传动高速动力车轮ＧＤＭ与Ｐ６０钢轨配合，分析计算其试验台轮轮接触的动力学参数，为高速轮轨型面的优化提供依据并为车辆在滚动试验台上运动的计算机模拟提供了一种方法。     

基于车辆滚动制动试验台的轨道交通列车动态制动性能试验研究

长期以来,列车制动系统在实验室内只能进行制动阀和制动系统静置试验,难以直接测试列车实际动态制动性能,因而对于长大货物列车制动性能及引起的纵向动力学效果难以判断。为此提出了基于滚动制动试验台进行车辆动态制动试验,即将虚拟列车制动系统模型与实际车辆制动系统组合,应用虚拟列车制动系统模型,通过计算机控制模拟不同编组列车的不同位置车辆的制动管路气压曲线,控制滚动制动试验台上单车做各种制动试验,以得出比较准确的列车各个车辆的实际动态制动效果。滚动制动试验台上车辆实际制动减速度和车辆前后拉杆承受的纵向力,为进一步评估各种编组列车制动纵向动力学性能提供了准确的依据,为长大货物列车运行安全提供了可靠的评估试验仿真装置。     

牵引及制动操纵对重载机车轮轨动力作用的影响

基于列车纵向动力学理论和车辆—轨道耦合动力学理论,建立考虑钩缓系统中车钩纵向、横向和垂向作用力的重载列车—轨道耦合动力学模型。以机车牵引万吨列车为考核工况,分析牵引和制动时机车的受力特点,研究牵引力、制动力及车钩力对机车运行性能的影响过程和影响程度,并对理论模型进行试验验证。结果表明:在牵引、电制动及紧急制动工况下,直线线路上机车的轮重分别较惰行工况降低了约13,7和4kN,单纯的牵引或制动力可降低轮轨横向蠕滑力,间接造成轮轨横向力的小幅增大,但轮轴横向力基本不变;车钩力可通过车钩摆角产生横向分量,并传递到轮轨界面,改变轮轴横向力的整体变化趋势;若车钩偏转3°,在电制动工况下,前部机车承受的压钩力较大,引起的轮轴横向力增幅达18kN,在紧急制动工况下,机车上的压钩力幅值小,引起的轮轴横向力在8kN以内。     

直线电机地铁车辆铝基复合材料制动盘动力学性能分析

利用多体动力学软件建立了直线电机地铁车辆动力学模型,采用Simpack和Simulink联合仿真的方法,考虑实际作用在车辆上的牵引力、制动力和电磁力,以工程实际需要为背景,对比分析了该地铁车辆将铸铁制动盘更换为铝基复合材料制动盘前后,在惰行、牵引、制动工况运行时的电机气隙、电机和轴箱振动以及各项动力学指标。研究结果表明:更换制动盘后对电机和轴箱的振动影响很小;车辆的非线性临界速度略有提高;平稳性和舒适度指标差异很小;更换制动盘前后车辆的轮轴横向力和脱轨系数差异很小;由于更换后的铝基复合材料制动盘质量小,减小了簧下质量,因此轮轨垂向力和轮重减载率有所改善。     

120mk／h提速机冷车制动距离计算及制动系统发析

根据提速机冷车的制动系统方案对制动初速１２０ｋｍ／ｈ的紧急制动距离进行了计算，校核了车辆在各种工况下的制动率并提出较为理想的制动率范围，分析了制动系统方案及参数对制动安全性的影响。     

不均衡闸瓦压力作用重载机车轮轨动态行为

为研究不均衡闸瓦压力对重载机车轮轨动态行为的影响,以我国实际运营中HXD型六轴重载机车为研究对象,在多体动力学软件UM中建立综合考虑多种非线性力学关系重载机车模型,将制动过程考虑仅有闸瓦压力作用。仿真结果表明:在直线运行条件下紧急制动状态时,当1位轮对出现不均衡制动故障,对重载机车动态行为影响最甚,此时1位轮对横移量、摇头角均是最大幅值,1位轮对较其他轮对,轮对横移量、摇头角最大分别增加46.97%和86.73%;车辆过曲线时分别在1位内轮、3位外轮正常制动工况下,对车辆动态行为影响较大,且各考核工况同样以1位轮对响应最为剧烈。由此可见,端位轮对在所有可能出现故障的轮对中安全隐患较大,故障时出现轮缘贴靠的可能性更大。     

转K2型转向架弹簧两级刚度转换对车辆动力学性能的影响

为研究转K2型转向架弹簧两级刚度转换点的刚度非线性对车辆动力学性能的影响,以N17AK型平车为研究对象,利用车辆系统动力学分析软件UM建立了动力学计算模型并进行了分析。仿真结果和线路动力学试验结果都表明,N17AK型平车空车、半重车、重车工况下的各项动力学性能考察指标都在GB/T 5599—1985规定的范围内;N17AK型平车在半重车工况下的各项动力学性能考察指标均没有出现脉冲式的变化,即弹簧刚度转换点对车辆动力学性能不会产生脉冲式的影响。     

繁忙干线开行5000t级重载列车的制动动力学问题

本文根据我国繁忙干线的现有机车车辆条件，应用列车制动动力学理论和计算机仿真研究方法，分析了繁忙干线开行５０００ｔ级重载列车的制动动力学问题，以京沪线的线路条件和列车编组为例计算研究了ＤＦ４双机牵引５０００ｔ级列车的紧急制动、低速缓解、常用调速及停车制动等各种工况，并结合上海局５０００ｔ级列车实际运行试验的结果，探讨了通过改善操纵方法以降低重载列车纵向力的途径。     

多方位风向角下动车组运行安全性研究

为研究不同风向角下高速动车组的动力学性能，利用多体车辆动力学研究方法，对不同风向角下的某型动车组的车辆运行安全性进行仿真模拟分析。把气动载荷处理为时间函数，将其输入多体动力学软件，对动车组在风载作用下的动力学性能进行仿真分析。利用8节连挂动车组模型，分别分析各辆车在不同风向角下的运行安全性。分析发现：头车受风载的影响最为明显，在风速20 m/s、车速300 km/h下的工况相较于在风速25 m/s、车速200 km/h下的工况对列车运行安全性影响大。其中在风速20 m/s、车速300 km/h下的工况105°风向角的风载对列车运行安全性影响最大。