基于降低悬挂式单轨车辆侧滚的结构参数优化研究

根据悬挂式单轨车辆的结构特点,通过多体动力学软件ADAMS建立悬挂式单轨车辆动力学模型。以车辆走行轮、导向轮、吊架、空气弹簧、中心销、横向拉杆、横向减振器等结构参数作为设计变量,结合多目标优化软件Mode FRONTIER和单因素敏感性分析方法,探索了影响悬挂式单轨车辆侧滚的因素,并甄别出影响悬挂式单轨车辆侧滚的主要因素;针对影响车辆侧滚的主要因素,确立将车辆具有良好的曲线通过性和运行稳定性作为约束条件,建立了以车辆侧滚为目标的优化数学模型,采用第二代非劣排序遗传算法为优化方法,进行了以车辆侧滚最优为目的的优化研究。优化结果表明:在满足给定的约束条件下,当单轨车辆各参数达到最优解时,车辆侧滚角减小了6.3%～11.4%。     

单轴式单轨转向架空气悬架参数优化

对单轴转向架的结构以及空气悬架进行分析,建立了单轴式单轨车辆系统的动力学拓扑结构,并运用动力学软件SIMPACK建立动力学仿真模型。通过ModeFRONTIER软件的灵敏度分析功能,对单轴转向架空气悬架参数进行筛选,得到对导向力矩和走行轮侧偏合力这2个优化目标影响显著的空气悬架参数,分别为空气弹簧的纵向刚度、纵向阻尼和垂向阻尼。利用改进型遗传算法对这3个参数进行多目标优化。优化后的导向力矩较优化前减小了4.76%,走行轮侧偏合较优化前减小了7.57%,改善了车辆的曲线通过性能。     

悬挂参数对悬挂式单轨车横向稳定性影响分析

研究目的:为分析悬挂式单轨车辆通过曲线时的横向稳定性问题,基于国内某型悬挂式单轨系统,采用多体动力学软件Universal Mechanism建立60自由度的车-线系统动力学模型,以车体和摇枕为主要研究对象,探索车辆横向偏角在不同减振装置参数下的变化特性。研究结论:(1)横/垂向减振器阻尼、空气弹簧水平/垂向阻尼参数的变化对悬挂式单轨车体和摇枕的横向晃动几乎没有抑制作用;(2)降低空气弹簧水平刚度有利于减缓车辆的横向晃动,而减小垂向刚度会进一步增大晃动的可能性;(3)若考虑在摇摆减振器处并联钢弹簧,其刚度的增加有利于减小车体和摇枕的最大横向偏角,而摇摆减振器阻尼的增大则侧重于减少车体和摇枕的振动周期数,因此应综合考虑摇摆减振器阻尼、刚度参数设计,以有效提升旅客舒适度体验;(4)本研究成果可为悬挂式单轨车辆悬挂参数优化及线路设计提供一定的参考。     

走行轮垂向刚度对跨座式单轨车辆曲线通过性能的影响

考虑到跨座式单轨车辆通过曲线时主要靠导向轮来导向,导向轮径向力大小是评价单轨车辆曲线通过性能的一个重要指标。运用多体动力学仿真分析软件ADAMS建立单轨车辆仿真模型。在轨道半径和超高都不变的情况下,车辆以恒定的速度运行,通过改变走行轮垂向刚度的大小来分析导向轮所受径向力情况以及对车辆曲线通过性能的影响。单轨车辆仿真分析研究表明,走行轮垂向刚度的大小对车辆的曲线通过性能有很大影响。     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

悬挂式单轨车辆的倒T形辙叉道岔通过性能

[目的]悬挂式单轨交通系统具有良好的发展前景,对于其车辆过道岔的动力学性能研究目前较少,需对此进行研究。[方法]采用UM(多体动力学)软件建立车辆动力学模型,以车体最大振动加速度、走行轮最大垂向力、导向轮及稳定轮最大垂向力、车体及悬吊梁最大侧滚角为主要评价指标,针对应用于悬挂式单轨交通系统的倒T形辙叉道岔,进行悬挂式单轨车辆道岔通过性能研究。[结果及结论]倒T形辙叉道岔结构的导向轨面不平顺较大,悬挂式单轨车辆在通过曲线道岔时,很难保证导向轮的导向力不超过安全限值。针对此问题提出了一种导向轨面补偿装置。应用此导向轨面补偿装置后,悬挂式单轨车辆可以以15 km/h的速度安全通过半径为50 m的倒T形辙叉道岔,动力学性能有明显改善。     

跨坐式单轨车辆的耦合转向架

提出了一种新型的跨坐式单轨车辆转向架方案,将相邻车辆的两个单轴走行部通过摇头回转弹簧联系在一起构成耦合转向架。理论分析表明,通过设置合适的耦合回转刚度,耦合转向架在圆曲线上能够处于径向位置,从而消除走行轮的侧偏力和回正力矩,同时减小导向轮的径向力。使用多体动力学软件UM仿真分析了跨坐式单轨车辆耦合转向架的曲线通过性能,仿真结果与理论分析一致。     

悬挂式单轨列车关键悬挂参数研究

采用大型多体动力学软件Universal Mechanism建立悬挂式单轨列车系统动力学模型,模型中考虑了各减振器、弹簧、止档的非线性特性,以及橡胶轮胎-轨道的非线性作用特性。通过数值积分求解车辆的动态响应,对单轨列车关键悬挂参数进行研究。研究表明:导向轮高度应尽量放低,与轴心高度一致较为合理;导向轮与导向轨应有一定的预压,但不宜过大;横向减振器等效阻尼应取50 k N·s/m以上,以保证车辆横向平稳性的同时,让车辆进出曲线时横向振动能够快速收敛;垂向减振器等效阻尼取30~40 k N·s/m能够保证车辆具有良好的垂向平稳性。     

基于SIMPACK/ISIGHT的跨座式单轨列车走行轮偏磨研究与优化

跨座式单轨列车走行轮侧向力、侧偏角和侧倾角是影响走行轮偏磨的主要因素。文章对走行轮偏磨进行了优化,利用多参数多目标优化软件ISIGHT与动力学仿真软件SIMPACK联合仿真,得出一组单轨车辆最优的轮胎参数和悬挂参数,对减少轮胎偏磨具有一定的指导意义。     

一种基于转臂式摇枕的跨坐式单轨车辆单轴走行部

设计了一种新型跨坐式单轨车辆单轴走行部。4个摇枕横向布置在构架的横梁上,采用转臂式结构,可绕构架横梁的纵向转轴在侧滚方向旋转。空气弹簧设置在摇枕转轴的外侧下方,构架横梁上方。在摇枕的外侧端部设置吊杆,车体通过吊杆悬挂在摇枕上。通过摇枕、空气弹簧和吊杆,实现了垂向缓冲和横向缓冲。使用多体动力学软件UM仿真分析了该跨坐式单轨车辆的动力学性能,结果表明该型走行部具有良好的曲线通过性能和运行平稳性。     

悬挂式单轨车辆实心橡胶走行轮径向静刚度研究

文章分析了实心橡胶走行轮悬挂式单轨车辆的结构特点,建立了实心橡胶走行轮的力学模型。运用ANSYS有限元分析软件对悬挂式单轨车辆实心橡胶走行轮的径向静刚度进行了研究分析;通过走行轮径向变形量与径向静载荷的关系,得出了走行轮的径向静刚度随径向变形量的变化趋势以及走行轮径向静载荷的极限值。     

悬挂式单轨车辆走行轮失效对曲线通过及运行平稳性影响的仿真分析

悬挂式单轨车辆走行轮在车辆运行中起到承载和传力的重要作用,其走行轮失效对悬挂式单轨车辆运行性能有重大影响。通过多刚体动力学理论建立悬挂式单轨车轨耦合动力学模型,仿真分析了不同工况下走行轮失效对单轨车辆曲线通过及运行平稳性的影响。仿真结果表明:空载状态下走行轮失效的悬挂式单轨车辆在曲线半径100 m的线路上限速为35 km/h,而满载状态下走行轮失效的车辆一直处于不安全状态,需要尽快行驶到就近站点疏散乘客;同侧走行轮失效对单轨车辆的影响趋势基本一致;在相同行车速度下,走行轮失效时竖向平稳性指标出现了部分数值超过3.0的情况,说明走行轮失效时车辆的运行平稳性会变差。仿真研究结果可为走行轮失效的悬挂式单轨车辆运行提供参考。     

悬挂式单轨车辆曲线通过性能分析

分析悬挂式单轨车辆的转向架结构及组成,建立相应的SIMPACK动力学仿真模型,总结悬挂式单轨车辆通过曲线时的受力分布和力矩平衡公式。应用控制变量法分别研究曲线通过速度、导向轮轮轨间隙和导向轮径向刚度对车辆曲线通过性能的影响。仿真结果表明,导向轮径向载荷随曲线通过速度和导向轮轮轨间隙的增大而增大,随导向轮径向刚度的增大而减小。其中,导向轮轮轨间隙对构架的横向加速度影响较大,对车体横向加速度影响较小。     

跨座式单轨车曲线通过性能评价指标研究

跨座式单轨车因其结构与传统的铁道车辆存在一定的差异,导致传统铁道车辆动力学性能的评价标准不再完全适用。本文借鉴《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB 5599—1985),根据跨座式单轨车的固有特点及其实际运用经验,提出以导向轮导向力、转向架导向力矩、车体浮心高度、走行轮轮重减载率、走行轮胎侧偏角以及走行轮胎最大垂向作用力等评价指标来对跨座式单轨车的曲线通过性能进行评价,并对各个评价指标进行了详细的分析研究。     

基于空气弹簧非线性模型的车辆振动特性研究

为研究不同模型和不同空气弹簧物理参数下车辆振动特性,基于热力模型和ADAMS空气弹簧非线性模型建立空气弹簧悬挂系统控制模型,并利用多体动力学仿真软件SIMPACK与MATLAB/SIMULINK联合仿真平台建立包括空气弹簧系统的整车多体动力学模型。研究结果表明:热力模型较ADAMS模型更能准确模拟空气弹簧非线性动态特性;车辆低速运行时节流孔直径越小越有利于改善车辆垂向运行平稳性;车辆高速运行时节流孔直径太大或者太小都不利于改善车辆垂向运行平稳性;附加空气室体积越大越有利于改善车辆垂向平稳性,但是增大到一定程度继续增大对车辆垂向平稳性改善不是很明显。     

带差速机构的跨坐式单轨车辆性能研究

借鉴轨道交通车辆差速控制技术,在跨坐式单轨车辆走行系统上增设差速机构,可使左、右走行轮以不同转速通过曲线,从而达到改善车辆动力学性能、降低走行轮磨损的目的。建立了带差速机构的跨坐式单轨车辆耦合动力学模型。与常规单轨车辆相比,带差速机构跨坐式单轨车辆在曲线工况下走行轮的纵向力、回正力矩降幅明显,车辆动力学性能更优,车辆走行轮磨损也得到有效控制。     

基于ADAMS的悬挂式单轨车辆曲线通过性能分析

在分析日本千叶悬挂式单轨车辆的总体和转向架结构基础之上,通过对其各个零部件结构和连接关系的简化处理,利用ADAMS分析软件建立车辆仿真模型。以导向轮径向力最大值作为车辆曲线通过性能的评价指标,分别在不同车辆速度、不同走行轮侧偏刚度条件下,研究导向轮径向力的动态变化规律及其对车辆曲线通过性能的影响。结果表明,在确保车辆具有良好曲线通过性能的前提下,导向轮径向力分别随着车辆速度、走行轮侧偏刚度的增加而增大。     

车辆悬挂系统参数选取对其垂向性能的影响

通过对地铁车辆转向架进行动力学建模分析,说明该车悬挂系统参数的选取对车辆垂向动力学的影响,建议采用更优的一系弹簧的刚度值及牵引杆的刚度参数,使列车在垂向方向的平稳性得以改善.     

地铁车辆悬挂系统参数选取对车辆垂向动力学的影响

通过对广州地铁二号线车辆转向架进行动力学建模分析，说明地铁车辆悬挂系统参数的选取对车辆垂向动力学的影响，提出更优的一系弹簧的刚度值及牵引杆的刚度参数，从而使列车在垂向方向的平稳性得以改善。     

直接驱动转向架一系悬挂设计分析

用多体动力学软件Simpack建立了永磁同步电机直接驱动转向架的车辆系统动力学模型,通过仿真计算来对直接驱动转向架的一系悬挂进行结构选型和参数优选.分析了一系悬挂水平定位刚度与非线性临界速度的关系,得出一系纵、横向定位刚度分别是10 MN/m和6 MN/m,并据此确定了一系悬挂应采用双圈钢弹簧+三角拉杆的结构形式.针对一系悬挂横向跨距较小的特点,着重分析车辆柔度系数s,得出一系垂向刚度取值为1.2～1.6 MN/m,最后计算了一系弹簧的详细结构参数.