MATLAB在车辆动力学中的应用研究

通过分析传统车辆横向振动建模的不足,提出了建立轮对横向振动的非线性动态模型．给出了应用于单个轮对数字建模的具体实例,重点介绍了简捷地求解轮对非线性动力学微分方程的方法,并提供了相应例程及仿真结果。     

铁路重载货车轮对弹性振动及其动态影响

为研究轮对弹性振动特性及其对重载货车动力学性能的影响，以30 t轴重重载货车为研究对象，对轮对刚、柔建模时的整车运动稳定性、曲线通过性能等进行了对比研究. 首先，给出了多体动力学中弹性体的数学建模方法；其次，建立轮对柔性体有限元模型，分析了轮对的弹性振动模态，进一步将其集成于多刚体系统中，形成重载货车刚柔耦合动力学分析模型；最后，针对货车多刚体和刚柔耦合两类建模方法，以干线不平顺叠加短波不平顺作为系统激励源，对比分析了重载货车的轮对振动响应、蛇行运动稳定性以及动态曲线通过性能的差异. 研究结果表明:相对刚性轮对而言，柔性轮对的变形能够缓和轮轨刚性冲击，同时弱化轮轨间的刚性约束能力，导致其振动幅度降低，使得车辆非线性临界速度下降约9%，通过小半径曲线时，轮轨横向力也降低了约13.7%，轮对弹性振动对重载货车动态性能的影响同样不容忽视.      

轮对通过曲线轨道的横向稳定研究

利用现代分叉理论对轮对通过曲线轨道的横向振动稳定性进行了分析。本文考虑大蠕滑和较大横向位移,以及轮轨接触的极端情况,建立轮对在通过曲线轨道时的非线性数学模型。通过算例及仿真结果分析得出：当速度大于特定值时,自由轮对通过曲线轨道就会发生轮轨相撞的情况,但此时的振动仍为准周期运动;当速度进一步增大时,横向运动发展为混沌的结论。     

高频激励下轮对系统导纳特性

分析了我国典型的４种轮对导纳特性，结果表明：轮对辐板横向导纳较大，减小高频振动应以减小辐板横向导纳为主。轮对减振可以通过整轮对刚度的分配，充分利用导纳的相位，改变轮轨接触特性等实现。     

重载铁路的线路动力学测试及分析 —大秦线万吨列车试验分析

本文介绍并讨论了大秦线钢轨的塑化、侧磨,轮载变化,轨道的横向力与横向位移,轨 道的刚度,轨道的振动,道床及基床的累积下沉,基床的动应力及其沿纵向随轮载的 变动和向深层衰减,车速对动应力的影响和路基的振动特性等。      

铁路列车作用下轻型桥墩横向振动试验研究

提速线路轻型墩桥梁横向振幅过大严重影响过往列车的安全，通过对轻型墩铁路桥的现场振动测试，得到了桥墩的横向振动特性，给出了列车过桥时轮轨作用力的典型时程曲线和列车的脱轨系数及轮重减载率，为进一步研究轻型桥墩的横向振动机理提供了实测数据．     

振动压路机振幅的探讨

探讨了振动压路机振幅的定义。通过数学建模与试验数据分析的方法,对压路机的名义振幅和实际振幅进行分析,得出压路机的实际振幅受作业对象的性质影响较大的结论。同时,提出数学建模分析中将振动轮看作一个质点来分析振动压路机的振幅,分析结果与实际工况有一定差距。     

轮对蛇行波长对铁路钢板梁桥横向振动的影响

针对我国铁路货车提速过程中出现的铁路上承钢板梁横向振幅严重超限现象，以轮对随机人工蛇行波为激励，就不同的蛇行波长对铁路钢板梁桥横向振动的影响进行了探讨。结果表明，在同一速度下，桥梁发生的横向振动位移与轮对的蛇行波波长有关，当轮对的蛇形波波长在7～10m范围内并且激振频率（即行车速度与蛇行波长的比值）与桥梁横向有载自振频率接近时．桥梁横向位移达到最大。     

动车组踏面凹型磨耗对车辆稳定性的影响

针对某型高速动车组在运行过程中出现构架横向报警的问题,建立考虑踏面凹型磨耗的动车组动力学模型. 通过仿真分析和现场试验相结合的方法,研究不同运行里程凹型磨耗踏面与钢轨的轮轨关系以及凹磨踏面对车辆稳定性的影响. 研究结果表明:镟修踏面与钢轨匹配时轮轨接触点呈现均匀分布,凹型磨耗踏面轮轨接触点主要分布在凹磨区域两侧;随着轮对横移接触点发生跳跃,产生假轮缘效应,引起剧烈的轮轨横向冲击;随着凹磨加剧车辆稳定性逐渐降低,当车辆高速运行过程中,凹磨踏面对应构架蛇行带来横向振动频率与构架自身的固有振动频率接近,容易发生横向耦合振动,使得横向加速度超过限制值;踏面凹磨是造成构架横向报警重要原因,通过轮对镟修能够有效抑制构架报警情况发生.      

轮轨噪声预测模型研究进展

从轮对振动声辐射预测模型、轨道结构振动声辐射预测模型与轮轨相互作用预测模型等方面，总结了轮轨噪声预测模型的研究进展，阐述了主要的建模方法及其特点，给出了一些典型结果，并提出了需要进一步研究的问题。研究结果表明:在建立轮对在给定简谐轮轨力作用下的振动声辐射预测模型时，可以将轮对简化为轴对称弹性体，轮对的振动响应通过一个2维的结构有限元模型来预测，而它的声辐射则通过一个2维的声学边界元模型来确定，这样的建模方法可以全面且方便地考虑轮对旋转所带来的陀螺效应和移动荷载效应；在建立轨道结构在给定的简谐轮轨力作用下的振动声辐射预测模型时，可以将轨道结构简化为无限长周期结构，轨道结构的振动响应通过周期结构理论来分析，而它的声辐射则应用2.5维声学边界元来预测，这样的建模方法可以方便地考虑轮轨力沿轨道的高速移动并大大简化声辐射的计算；在建立轮轨相互作用预测模型时，可以利用轮对和钢轨在轮轨接触点处的频率响应函数或脉冲响应函数，这样的建模方法只以轮轨力为未知量，不但使得相应的微分方程或积分方程未知量少，而且完全考虑了轮对的旋转及沿轨道的移动；轮轨噪声预测还需研究的问题包括高速列车轮对的声辐射、高速轨道相对车体的声辐射、地下铁路轮轨噪声，以及包含降噪措施的轮轨噪声预测模型等。      

一种新的DSS中模型的数据表示方法

提出了一种新的DSS模型表示方法－模型的元组表示方法：把DSS中的模型库和数据库合一为个库－模型数据库,一个模型是模型数据库中的一个元组。该方法的创新之处在于利用了比较成熟的关系数据库管理技术实现模型的管理,是一种简单有效的方法,设计并开发了一个模型库管理系统原型软件验证模型的元组表示方法的可行性,实验表明,新的模型表示方法是可行的。     

基于TIN的公路三维表面模型建立方法

公路三维表面模型是公路三维设计的基础,其关键是设计模型和地表模型的叠加运算。本文提出了一种基于TIN的地面模型和道路设计模型叠加算法,基本原理是把参考模型的边界多边形当作约束边界线插入操作模型,在保持参考模型拓扑关系不变的条件下对其进行局部LOP优化,然后删除位于参考模型边界线内的点和三角形。算法具有实现简单、速度快和运算稳定的特点,已成功应用在公路三维可视化设计中。     

自适应期望跟车间距和行为习惯的驾驶人跟驰模型

为满足智能车辆的个性化需求，提高智能车辆人-机交互协同的满意度和接受度，构筑双层驾驶人跟驰模型框架，提出自适应驾驶人期望跟车间距和行为习惯的个性化驾驶人跟驰模型。首先，提取个体驾驶人跟驰均衡状态的数据，采用高斯混合和概率密度函数(Gaussian Mixture Model and Probability Density Function, GMM-PDF)建立第 1 层模型，即驾驶人期望跟车距离模型。然后，将期望跟车距离参数引入模型，基于高斯混合-隐马尔可夫方法(Gaussian Mixture Model and Hidden Markov Model, GMM-HMM)学习驾驶习性，建立第2层模型预测加速度，即个性化驾驶人跟驰模型。其次，研究不同高斯分量个数对模型效果的影响，对比双层模型与 Gipps 模型、最优间距模型(Optimal Distance Model, ODM)、单层模型及通用模型的性能。最后，8位被试驾驶人的自然驾驶行为数据验证结果表明：高斯分量数量与模型性能存在一定的正相关性；在最优高斯分量数量下，8位被试驾驶人在训练集上预测误差均值为0.101 m·s-2，在测试 集上为0.123 m·s-2；随机选取其中1位驾驶人的2个跟车片段数据进行模型计算，结果显示，加速度的平均误差绝对值分别为0.087 m·s-2和0.096 m·s-2，预测效果优于Gipps模型、ODM模型、单层 模型及通用模型30%以上，与驾驶人实际跟驰行为的吻合度更高。     

水工模型中变态船模的相似性

为将变态船模应用在变态水工模型试验中,从理论上对变态船模的运动特性等进行分析。变态船模在水中运动应满足几何相似、运动相似、动力相似、操纵性相似等相似条件。从水工模型相似律入手,讨论变态船模在水工模型中的相似规律。     

机器学习——动力学耦合车辆跟驰模型

目前,跟驰模型的建立主要基于动力学方法和机器学习算法,将两者耦合起来建立跟驰模型的研究还没有.以线性组合预测为基础,对最优加权法中的目标函数进行改进,将经典的Gipps模型和基于BP神经网络的跟驰模型(BP Car-following Model,BP)耦合起来,建立线性组合车辆跟驰模型(Linear Combination Car-following Model,LC-CF).结果表明:BP模型的预测结果更加贴近真实值,Gipps模型的预测结果更加贴近安全值;LC-CF模型可以通过调整参数,来控制BP模型和Gipps模型在LC-CF模型中的权重,进而达到控制预测速度的真实性和安全性的目的.     

基于行为的出行方式选择模型探讨

非集计模型具有集计模型无法比拟的优点.对基于行为模型的基本理论和非集计模型进行了介绍,且给出了NL模型的具体求解过程和应用案例,分析了集计和非集计模型两者之间的关系.     

机车车辆动力学计算模型的可视化研究

机车车辆的动力学动态仿真系统一般包括模型建立、模型计算、模型显示３部分。文中提出了基于三视图ＣＡＤ设计思想,可视地将机车动力学仿真模型初始数据链附着在图形界面上,从而建立起机车车辆动力学仿真的几何模型。这便于模型建立和修改,也便于将模型向仿真计算传递。同时,在模型计算结果的基础上,提出了基于三维动画的模型动态显示方法,能逼真地模拟模型计算的结果,有效地检验了机车车辆动力学模型的相关性能,这两项研究     

基于组合模型的城市轨道交通短时客流预测

针对城市轨道交通短时客流的非线性分布特征,本文提出一种基于变点模型、小波变换、自回归滑动平均模型(ARMA)的组合预测模型.首先,利用变点模型将车站进站客流数据划分为具有不同特征的时间段;然后,使用自相关和偏自相关分析确定时间序列的平稳性;之后,分别采用 ARMA模型与小波 ARMA组合模型对北京市某地铁站的进站量进行客流预测,并对预测结果的误差进行了比较分析.经过对比分析表明,小波 ARMA组合模型能够较好地预测出未来的短时客流,预测效果优于单一 ARMA模型,计算速度也能够满足短时预测的需求,该方法可为城市轨道交通的运营组织提供参考建议.     

适应多元交通政策分析的定制四阶段模型研究

作为最常用的交通政策分析工具,城市交通模型在交通政策制定的过程中扮演重要角色。四阶段模型尽管建模相对简单,但其基于小区、基于出行的建模思路在交通政策分析中存在先天不足。活动模型使用基于家庭或个人、基于活动的建模思路,尽管能很好地满足交通政策分析的要求,但由于建模难度较高在中国鲜有应用。对此,基于结构体系与功能模块分离的模型设计理念,采用四阶段模型的结构体系,借鉴活动模型的建模方法提出人口合成、可达性变量、出行时间选择、出行链4个功能模块用以改进四阶段模型。城市可在传统四阶段模型结构体系的基础上灵活选用4个功能模块来定制城市交通模型,在不显著增加建模难度的基础上满足交通政策分析的诉求。     

考虑道路属性特征的中观排放模型研究

准确地对机动车排放污染进行量化评估是机动车排放控制策略制定的前提. 为提高模型计算精度，提出低速行驶比例的概念，用于描述车辆在路段上行驶时瞬时速度的分布特征. 在传统的VSP分布排放模型的基础上，纳入更多的中观影响因素，包括路段平均速度、路段长度、道路等级和低速行驶比例，采用多元回归方法构建一种新型的中观排放模型. 经比对，所建排放模型相对于传统VSP分布排放模型精度更高. 所建模型考虑的新增影响因素均较易获得，故可应用于城市大规模交通路网的排放计算，对提高城市路网排放计算精度，辅助机动车排放控制策略制定具有一定意义.