跨座式单轨交通PC轨道梁车桥耦合振动分析

为探讨跨座式单轨交通车桥系统的动力响应,采用线性化轮胎模型建立了15个自由度的跨座式单轨车辆动力学模型.模型考虑了走行轮、导向轮和稳定轮的径向刚度与侧偏效应,并考虑了走行轮的纵向滑转特性.以重庆市跨座式单轨交通典型区段的PC(预应力混凝土)轨道梁为对象,采用自编程序对跨座式单轨车辆过桥时的车桥耦合振动进行了分析,并通过计算与实测结果的对比分析对所建立的理论模型和编制的程序进行了验证.     

跨座式列车与预应力混凝土轨道梁动力特性分析

为研究跨座式单轨列车与预应力混凝土轨道梁的动力特性,建立了列车-轨道梁空间耦合振动模型.车辆运动微分方程由拉格朗日方程导出,轨道梁用模态综合法建立其运动微分方程.计算了不同车速下车辆和轨道梁的动力响应.结果表明:车速对轨道梁挠度的影响较小,但对加速度影响较大;在计算车速下,轨道梁具有良好的动力特性,列车能安全舒适地通过此轨道梁.     

跨座式单轨交通系统耦合振动特性

将列车的每节车厢简化为15自由度的动力系统,由拉格朗日方程导出其振动微分方程,将轨道梁简化为欧拉梁,基于能量法和车辆与轨道梁位移协调条件,建立了车辆和轨道梁耦合运动控制方程,研究了跨座式单轨交通轨道梁的动力特性。计算了列车以不同车速通过时轨道梁的动力响应,并比较了计算结果与实测结果。比较结果表明:理论计算结果与实测结果基本吻合,车速对轨道梁挠度的影响较小,但对加速度影响较大,加速度随车速增大而增大,在40~50 km.h-1处出现最大值,之后随车速增大反而减小;轮胎模型与轨道表面不平度功率谱密度函数对轨道梁横向响应计算结果影响较大,使计算误差增大。     

考虑轮胎非线性特性的单轨车辆平稳性研究

针对跨座式单轨车辆运行稳定性问题,以重庆跨座式单轨交通车辆为研究对象,将PC轨道梁视为刚体,考虑橡胶轮胎的非线性特性,建立单轨车辆15自由度多体动力学模型,并运用拉格朗日原理推导出车辆运行时的动力学微分方程。采用美国六级路面谱模拟PC轨道梁路面激励,对跨座式单轨车辆在定曲率半径不同车速及变曲率半径不同车速工况下的运行平稳性进行了仿真分析,结果表明在小曲率半径曲线段行驶时,车辆运行平稳性随车速的增加而降低,随曲率半径的增加而提高。     

跨座式单轨车辆走行轮偏磨损因子模型研究

走行轮胎偏磨损导致换胎频繁是影响跨座式单轨交通运营成本的重要因素之一. 为快速评估不同单轨车辆设计方案的走行轮胎偏磨损状态,采用因子分析方法分析了影响走行轮偏磨损的10个评价指标,建立了走行轮胎偏磨损因子模型,提出了依据走行轮胎偏磨损因子得分高低评价车辆设计方案优劣的方法. 研究结果发现:影响走行轮胎偏磨损的因子得分排序依次为走行轮纵横向参数因子、导向轮轴距因子、走行轮垂向刚度因子和导向轮垂距因子;建立的走行轮偏磨损因子模型和偏磨损因子得分公式能快速评估不同单轨车辆结构设计方案下的走行轮胎偏磨损状态,从而为跨座式单轨车辆转向架开发设计提供了一种有效的优化设计方法.      

轮胎侧偏特性对过桥车辆行车舒适性评价的影响

侧风作用下桥上通行车辆因同时受到轮胎侧偏特性产生的侧偏力作用和桥梁振动响应的影响,驾驶员和乘客极易遭受行车舒适性问题,根据Dugoff非线性轮胎模型在车轮横向振动方程中引入轮胎侧偏力表达式,建立了考虑轮胎侧偏特性的车辆动力学分析模型.考虑自然风、车辆和桥梁三者之间的相互作用,构建了风-汽车-桥梁耦合振动分析框架,分析了不同影响因素下轮胎侧偏特性对车辆行驶舒适性评价的影响.结果表明:考虑轮胎侧偏特性后,车辆的横向振动状态得到了一定程度的改善,在风速25m/s及路面等级非常好的情况下,考虑轮胎侧偏特性时车辆行车舒适程度提高了20.6%.      

跨座式单轨交通及其轨道梁结构形式比较研究

分别通过对跨座式单轨与地铁、悬挂式单轨的对比,分析其优势和局限性,并通过跨座式单轨在国内外大中城市及小型城镇不同功能定位的分析明确其适用性。轨道梁的设计是跨座式单轨交通的关键技术,首先对比分析了不同材质和截面类型的简支体系轨道梁的特点。基于连续刚构体系轨道梁的特点并与简支体系对比,说明连续刚构体系轨道梁的优越性。连续刚构体系轨道梁改善了传统简支体系轨道梁跨径小、运能低、轮胎磨耗大、对支座和接缝养护维修工作量大、曲线半径设计受到限制等缺陷,具有广阔的应用前景。     

轮胎式轨道交通车辆动力学研究现状与挑战

总结了几种典型轮胎式轨道交通车辆动力学问题的研究现状,包括跨坐式单轨车辆、悬挂式单轨车辆、胶轮路轨车辆、胶轮有轨电车和虚拟轨道车辆,探讨了轮胎式轨道交通车辆动力学未来的研究内容。研究结果表明:跨坐式单轨车辆动力学研究集中于抗侧倾稳定性、曲线通过性能和车-桥耦合振动,根据跨坐式单轨车辆抗侧倾稳定性变化规律提出的临界侧滚角理论阐明了稳定轮和导向轮预压力的设置原则,给出了稳定轮和导向轮预压力与运行舒适度、曲线限速之间的联系,跨坐式单轨车辆提速的关键是开发性能更优的轮胎,并控制由于运行速度提高所引起的振动恶化;悬挂式单轨车辆动力学研究集中于车辆运行性能和车-桥耦合振动,其倾摆特性和横风引起的倾摆稳定性是悬挂式单轨车辆的特有动力学问题,由于车-桥耦合振动引起的钢质轨道梁低频噪声是有待研究的问题;胶轮路轨车辆在国内的研究刚刚起步,现阶段的主要问题是改善车辆的横向平稳性;胶轮有轨电车动力学研究集中于车辆运行性能和导向轮/轨关系,研究难点在于阐明其导向稳定性的机理和影响因素;作为一种新型轨道交通车辆,虚拟轨道车辆提出了许多新的动力学研究问题,包括循迹控制、机械架构与循迹控制策略的匹配性、纵向力分配、分布式驱动等,或将成为轮胎式轨道交通车辆动力学研究的新热点。      

风荷载作用下跨座式单轨交通系统导向轮受力和变形分析

分析了在风荷载作用下，跨座式单轨交通系统车辆和轨道梁的受力状态，建立了车辆的平衡方 程和轨道梁与车辆之间的变形协调方程，用该方程可以研究单轨车辆在上述荷载作用下承压轮和稳定轮（合称导向轮）的变形和内力，并编制了计算程序，计算了不同导向轮柔度系数下轨道梁与车辆间的内力和变形，分别绘制了导向轮柔度系数与导向轮内力、车辆倾角和车辆水平横向位移的关系曲线图。     

跨座式单轨车辆运行阻力研究

为了研究跨座式单轨车辆运行中力与加速度的相互关系,即研究单轨车辆的运动方程,基于汽车行驶阻力和列车运行阻力两种计算模式相结合的研究方法,对跨座式单轨车辆运行时的主要阻力进行探究．推导出了跨座式单轨车辆在不同线路中运行阻力的理论公式,基于SIMPACK建立了曲线附件阻力的理论公式,提出了加速附加阻力公式．     

跨座式单轨车辆运行阻力研究

为了研究跨座式单轨车辆运行中力与加速度的相互关系,即研究单轨车辆的运动方程,基于汽车行驶阻力和列车运行阻力两种计算模式相结合的研究方法,对跨座式单轨车辆运行时的主要阻力进行探究.推导出了跨座式单轨车辆在不同线路中运行阻力的理论公式,基于SIMPACK建立了曲线附件阻力的理论公式,提出了加速附加阻力公式.     

跨座式单轨交通应急梁超高设置及限速研究

针对跨座式单轨交通应急轨道梁走行面的超高调整方式进行研究．在确定应急轨道梁超高调整方式之前,首先对跨座式单轨交通原PC轨道梁走行面超高的设置规律进行分析和总结,然后根据原PC轨道梁走行面超高的设置规律确定应急轨道梁超高的调整范围和设置方式．最后从超高时变率对行车舒适性的影响出发,探讨了应急轨道梁走行面超高调整方式对行车舒适性的影响,并对应急轨道粱的行车控制速度做出了推荐．     

单轨交通运输

单轨交通是轨道为一条带状的梁体，车辆在一根钢轨上行驶的运输方式。按其走行模式和构造的不同，分为跨座式单轨交通和悬挂式单轨交通丽种类型。     

跨座式单轨交通运营期噪声影响与防治措施研究

跨座式单轨交通运营期噪声对声环境影响不可避免,但跨座式单轨交通项目与传统交通项目噪声影响程度及防治措施不同,以重庆轨道交通二号线延伸段为例,通过现场调查、实际监测、类比分析等研究方法,得出了以下结论:跨座式单轨交通噪声影响远小于传统交通项目,跨座式单轨交通噪声防治措施采取以充气轮胎、齿形钢板嵌接式伸缩缝等主动降噪更为有效,可满足噪声防治要求。     

单轴转向架跨座式单轨车辆的主动控制研究

为提高单轴转向架跨座式单轨车辆的运行品质,以某型单轴转向架跨座式单轨车辆为研究对象,建立了15自由度单轴单轨车辆的主动控制动力学模型.在此基础上,设计了一种自适应神经模糊推理系统PID(ANFIS-PID)控制器,以抑制车体的横向振动和垂向振动,并与原始单轨和PID控制单轨进行了对比.研究结果表明:相比于原始单轨,PID控制单轨和ANFIS-PID控制单轨的横向加速度均方根值分别降低了48.37％和89.06％,垂向加速度均方根值分别降低了19.41％和34.32％;横向加速度峰值分别降低了53.00％和90.30％,垂向加速度峰值分别降低了21.72％和37.60％.ANFIS-PID控制单轨优于PID控制单轨,能显著提高单轨车辆的运行品质.     

基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道耦合振动分析

运用车辆－轨道耦合动力学理论，建立了基于Timoshenko梁钢轨模型的车辆－轨道耦合振动模型，分析了钢轨的固有振动特性，初步探讨了车辆－轨道系统的动力响应，结果表明，Timoshenko梁钢模型在固有振动及强迫振动两方面均与Euler梁钢轨模型有明显不同，前者能更详细地描述钢轨的高频特性。     

铁路直线轨道空间振动时变模型

针对无限长轨道上车辆一轨道耦合振动响应特性,建立了铁路直线轨道结构空间振动模型。采用有限单元法,将轨枕和钢轨离散为线性粘弹性点支承梁单元,运用弹性系统总势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则,建立了模型的振动方程组,采用轨道不断“增加和缩减”方法,使得模型的质量、阻尼和刚度矩阵及荷载列阵具有时变特性。运用既有的车辆动力学模型和实测参数,计算了轨道长度为4km的车辆一轨道耦合振动响应值,钢轨位移、轮对摇摆力以及车体加速度等指标计算幅值与实测幅值接近,验证了该模型的可行性。     

直线电机跨座式单轨车辆曲线通过能力分析

针对重庆跨座式单轨3号线在雨雪天运营时大坡度路面起步走行轮打滑等问题,设计了直线电机跨座式单轨.并将该跨座式单轨车辆推广到冬季高寒、夏季高温和纬度偏高的"三高"地区.通过结构设计,建立了直线电机跨座式单轨车辆动力学模型,并通过动力学仿真分析,证明其具有良好的曲线通过性与气隙稳定性,但其曲线限速应较跨座式单轨有所降低.     

移动荷载下简支梁桥3种车桥耦合模型研究

依据振动理论和欧拉-贝努利梁假设,推导了简支梁在移动车轮加簧上质量模型、四分之一车模型和二分之一车模型3种不同车辆模型与桥梁系统竖向振动微分方程.采用模态叠加的离散化方法,将偏微分方程转化为变系数常微分方程,并将微分方程数值积分的Runge-kuntta方法引入到该时变系统的振动响应中来.结果表明,3种车辆模型都可以反映出移动荷载作用下车桥耦合振动的总体规律,但考虑车体刚度的影响更能体现车桥耦合振动的真实性.     

悬挂参数对直线电机跨座式单轨车辆气隙稳定性和运行平稳性影响

胶轮驱动的跨座式单轨车辆在冰雪天运行时走行轮易打滑,影响车辆安全行驶.为解决该问题,设计了直线电机驱动跨座式单轨车辆方案,建立了直线电机跨座式单轨车辆动力学模型,分析了不同悬挂参数下车辆的气隙稳定性和运行平稳性.结果 表明:支撑轮刚度和橡胶弹簧刚度对电机气隙影响很大,但支撑轮刚度和橡胶弹簧刚度对车辆运行平稳性影响很小.