铁道车辆主动悬挂随机最优控制研究

研究了铁道车辆二系横向悬挂安装振动主动控制装置，即主动悬挂时的动力学性能。介绍了设计控制规律的计算方法，并应用随机最优控制理论建立了一个两个自由度的车辆模型，求解了主动悬挂的最优控制规律，在时域进行了仿真分析。研究结果表明，主动悬挂可大大提高车辆动力学性能。     

高速列车横向悬挂主动、半主动控制技术的研究

针对铁路机车车辆横向悬挂系统存在的振动问题,提出了一种基于力和加速度反馈的旨在抑制振动的主动、半主动控制方案。介绍了主动、半主动控制原理,相应的执行机构和控制器的构成,整车试验的试验方法和部分试验结果。试验表明:采用主动、半主动控制技术以后,机车车辆的运行平稳性指标得到了较大的提高,列车的运行品质得到了明显改善。     

单牵引拉杆装置横向刚度对客车动力学性能的影响

介绍了单牵引拉杆装置横向刚度的测定方法和设计思路。应用35个自由度的高速客车动力学模型研究了单牵引拉杆装置横向刚度对客车动力学性能的影响。研究提出，为使客车获得良好的动力学性能要尽量减小单牵引拉杆装置的横向刚度。     

铁道车辆液压减振器卸荷速度选取方法

为了精确选取铁道车辆各类液压减振器的卸荷速度,提出了一种选取卸荷速度的2σ方法。通过试验测试和动力学仿真计算,得到液压减振器两端的相对速度,并进行概率统计分析、参数估计和概率分布假设检验。在相对速度属正态分布的前提下,计算相对速度的2σ值,并作为减振器的卸荷速度。计算结果表明:通过该方法确定卸荷速度的液压减振器可使95%的车辆低频振动得到衰减,5%的高频振动得到过滤。     

独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度对动力学性能的影响

提出一种独立轮对柔性耦合转向架的方案。通过理论分析得知,一旦耦合刚度合理匹配,该转向架就会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这说明独立轮对柔性耦合转向架有望彻底解决独立轮对的导向难题。然后通过数值仿真全面分析了耦合刚度对独立轮对柔性耦合转向架动力学性能的影响,找出了其影响规律,获得独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度的最佳匹配关系,为今后独立轮对柔性耦合转向架的方案设计提供了重要的理论依据。同时本文还提出了独立轮对柔性耦合转向架能产生类蛇行运动的新观念。     

独立轮对耦合转向架导向性能

提出了一种新型的独立轮对转向架方案——独立轮对耦合转向架.理论分析表明,独立轮对耦合转向架不仅在曲线上具有很好的径向调节功能,而且在直线上也具有良好的复位性能,说明独立轮对耦合转向架能解决独立轮对的导向问题.建立了独立轮对耦合转向架的动力学仿真模型,以分析该转向架的动态导向性能.仿真结果与理论分析结果吻合.     

基于突变理论的列车脱轨机理研究

将突变理论应用到列车脱轨分析中,提出了一种全新的列车脱轨机理研究方法.通过综合考虑脱轨系数和冲角两个因素,建立了列车脱轨尖点突变模型.该模型适用于利用尖点突变分析脱轨发生的情况,通过突变模型的分叉集给出了列车脱轨的危险区域.应用Simpack软件建立车辆动力学模型,并施加轨道激励谱,研究了150,200和250 km/h共3种速度下脱轨系数和冲角特性,验证了应用突变理论研究列车脱轨的有效性.仿真计算表明:随着冲角的增大,危险区域变大,脱轨的危险性增大;减小冲角,可以减小危险区域,有利于防止列车脱轨.     

列车冲撞浆砌片石式线路终端车挡的动态仿真分析

首次采用离散单元法对列车冲撞浆砌片石式线路终端车挡进行仿真分析.利用建立的浆砌片石式终端车挡离散单元模型和列车纵向动力学模型,通过两模型间的数据交换,实现冲撞过程的仿真.以某次溜车事故为例,对列车冲撞浆砌片石式终端车挡的动态过程进行仿真分析.结果表明:列车以4.3m·s-1的初速度冲撞浆砌片石式线路终端车挡,冲撞后列车的速度降至3.96m·s-1,表明该车挡能够吸收的能量较少;冲撞后车挡墙体中的土壤颗粒分布以及车辆结构的损坏与现场情况吻合程度很好,表明对冲撞过程的仿真模拟是有效的.对不同初速度冲撞工况进行仿真,结果表明,浆砌片石式终端车挡消耗的能量、最大冲击力和列车末速度均随着冲撞初速度的增大而增大;拟合得到列车冲撞末速度与初速度的线性关系,并计算出浆砌片石式终端车挡的最大允许冲撞速度为0.6504m.s-1,当车速低于该速度时,该车挡可以阻止列车冲出轨道.     

考虑轮对弹性的轮轨接触点算法

研究轮对动力学相关问题时要考虑轮对的弹性变形,本文在传统迹线法的基础上发展一种考虑轮对弹性的轮轨接触点计算方法。该方法通过计算滚动圆上的点和该点在轨道上的投影点的法向矢量确定可能接触点,形成接触迹线,根据迹线和轨道型面的垂向最小距离确定最终的接触点。利用该方法,本文建立单轮对刚柔耦合系统动力学方程来求解轮轨接触点,并通过刚性轮对与弹性轮对的计算结果对比,讨论轮对弹性变形对接触点位置和轮轨蠕滑率的影响。结果表明,该方法可有效解决考虑轮对弹性的轮轨接触计算问题。