机车车辆—轨道耦合动力学仿真系统的集成研究

机车车辆－轨道耦合动力学仿真已经开展了数值仿真，图形可视化等研究，但如何将相关的研究集成起来，形成一个单平台的较为完善的仿真系统，是一个急待解决的问题，文中采用面向对象的系统设计方法，结合基于变参数的车辆几何的结构的三维生成，基于帧图象的动力学可视再现和曲线二维可视化等技术，将系统可视化模块和动力学计算模块有效地结合起来，研究了系统开发环境的结合方式，系统集成框架，基于CVF，VC和OPENGL等不同语言间的混合联编等问题。并给出了系统集成中基于标识集的数据传递流程和共享方式，定义了不同的独立模块之间的数据接口，提供了一个考虑计算，图形，和综合可视界面的合理的系统开发环境，形成了一套综合的机车车辆轨道耦合动力仿真系统集成软件。     

机车车辆动力学集成仿真系统的开发

新近开发的机车车辆动力学研究仿真系统采用了目前科学界流行的科学计算软件环境ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ，具有集模块式建模、时域仿真及后处理等功能，包括人机界面及动画演示等通用模块。模块结构开放，允许用户选择计算用户、处置计算结果，甚至修正模型结构。最后通过应用实例对试验数据进行了比较。     

磨擦副仿真模型研究及其在机车车辆动力学中的应用

摩擦副存在于众多的机械系统中，在对这类机械系统进行动态仿真时，由于在零速度值随近强烈的非线性特性，往往难于进行数值处理。这里提出了一种不含速度变量的摩擦副数值处理方法，并与多种摩擦副模型进行了比较。建立了SIMULINK的计算模块，仿真了一带有典型的心盘摩擦副的铁路客车车辆的曲线通过性能，验证了所研制的摩擦副模型的可行性。     

车辆-轨道耦合动力学理论在现代机车车辆设计中的应用实践

介绍了车辆 轨道耦合动力学理论在新型机车车辆研制中的最新应用情况,包括在200km/h"天梭号"高速机车设计、170km/hSS7E型提速客运电力机车改进设计,以及120km/h提速货运电力机车研制中的应用实践。文章着重从提高高速机车蛇行运动稳定性、改进SS7E型客运机车横向动力性能以及降低提速货运机车轮轨动力作用等方面进行了详细论述。结果表明,车辆 轨道耦合动力学理论在现代铁路机车车辆研制中取得了显著成效,具有广阔的应用前景。     

轨道车辆动力学性能仿真用轨道谱的研究

利用国内外实测轨道不平顺归纳出的轨道谱公式进行数值反演,重新得到的时域历程是开展车辆动力学性能研究,进行轨道车辆动态仿真、实车激振试验的重要输入。分析了几种反演的轨道不平顺信号,发现某些时域信号存在着明显的周期性和空白频段现象。采用基于功率谱的白噪声窗口式滤波法生成的轨道不平顺较好地避免了以上问题,生成的轨道不平顺时域信号用于轨道车辆运行时的动力学性能仿真,结果与试验数据有较好的一致,表明该反演方法得到的轨道不平顺在动力学仿真计算中具有较好的适用性。     

轨道车辆动力学仿真所面临的挑战

讨论了在不同工程应用中如何合理建立车辆动力学模型,讨论了悬挂部件、轮轨接触情况和轨道几何特征模型输入等模型化最佳实用方法,并讨论了仿真结果校验方面的最新进展。最后,对将来仿真所面临的问题作了简要的展望。     

车辆-轨道耦合动力学研究的新进展

车辆－轨道耦合动力学是在传统的车辆动力学和轨道动力学基础上发展起来的一个新的学科领域，近10年来发展迅速，并取得重要进展，已形成独特的理论体系，本文首先简要回顾了车辆－轨道耦合动力学的研究历史，并对国内外形研究进展作了概要介绍，在此基础上着重介绍了作者及其课题组近期开展的研究工作及主要研究结果，包括理论模型，计算机仿真，试验验证，参数确定及应用实践等方面的具体进展，最后指出了机车车辆与轨道系统动力学领域今后拟进一步研究的问题。     

机车车辆-轨道耦合动力学研究及应用成果荣获国家科技进步一等奖

2006年1月9日，国务院总理温家宝在全国科技大会上宣读了《国务院关于2005年度国家科学技术奖励的决定》。由西南交通大学牵引动力国家重点实验室副主任、列车与线路研究所所长、“长江学者”特聘教授、国家级有突出贡献的中青年专家、本刊编委翟婉明教授主持完成的科研成果“铁道机车车辆一轨道耦合动力学理论体系、关键技术及工程应用，，荣获2005年度国家科技进步一等奖。此前，该成果已入选2005年度“中国高等学校十大科技进展”。     

机车车辆-轨道耦合动力学研究取得系统性成果荣获2005年度国家科技进步一等奖

西南交通大学“长江学者”特聘教授、国家级有突出贡献的中青年专家翟婉明教授领导的研究小组,在国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金及铁道部科技研究开发计划等持续支持下,经过15年研究,在机车车辆-轨道耦合动力学研究领域取得了系统性成果。“铁道机车车辆-轨道耦合动力     

轨道刚度对列车走行性能的影响

列车运行品质不仅取决于机车车辆本身的动力学性能，而且还受到来自轨道方面因素（如轨道弹性、轨面几何不平顺等）的影响。本文从车辆／轨道相互作用整体系统的角度，动用车辆－轨道耦合动力学理论，首次研究了轨道结构各部件刚度对列车走行性能的影响规律。结果表明：轨道刚度对机车车辆走行部的振动行为有较大影响，但对车体平稳性的影响不明显。     

双块式无碴轨道高速列车脱轨控制分析

针对双块式无碴轨道结构特点,提出一种新的双块式无碴轨道空间振动分析模型,进一步建立高速列车一双块式无碴轨道系统空间振动分析方法。然后,基于列车脱轨能量随机分析理论,对高速列车-双块式无碴轨道系统横向振动稳定性及高速列车是否脱轨进行了评判。计算结果表明：高速列车以300km／h速度在双块式无碴轨道上运行时,车轨系统横向振动是稳定的,列车不会脱轨,且具有n=2．143的抗脱轨安全系数。     

浮置板轨道过渡段的动力学设计

针对广州地铁采用的浮置板轨道，建立车辆-轨道耦合动力学模型，并据此对浮置板轨道与单趾弹簧扣件无碴轨道间设置或不设置过渡段两种情况进行了动力学分析。计算结果表明，由于单趾弹簧扣件轨道和浮置板轨道轨下基础的刚度相差较大，两者之间应该设置过渡段，轨道过渡段可通过改变浮置板下橡胶支座的数量及支座刚度来实现。     

轨道复合不平顺对提速列车运行影响的研究

轨道几何形位不平顺是影响轮轨动态作用力和行车平稳性的主要因素之一,是当前高速重载和提速线路的主要研究内容.利用动力模拟仿真计算多种类型轨道单一不平顺、复合不平顺和随机不平顺激扰下提速车辆的动力响应,并着重分析轨道复合不平顺对提速列车运行安全性和平稳性的影响.对各种轨道不平顺条件下车辆动力响应的计算结果进行分析对比,找出相对不利的轨道不平顺类型及其波长和幅值,为现场控制各种类型轨道不平顺、制定提速线路轨道养护维修和不平顺管理标准提供理论依据.结果表明,方向和水平复合不平顺对车辆运行的安全性和平稳性的影响较大,是需要重点控制的轨道不平顺类型.     

区间列车运行分布式仿真方法研究

探讨区间列车运行分布式仿真系统的构建方法,描述区间列车的运行动态,提出区间列车运行仿真系统分布式结构和模型,能满足区间列车运行仿真应用需求.     

车载式轨道动态监测装置的运用

柳州铁路局引进山西世恒科技开发公司研制的GC-Ⅲ型车载式轨道监测装置,率先在桂林工务段管辖线路上进行动态监控试点.从监测装置提供的数据与现场检查数据进行分析,探索出合理的门限值,有效地提高装置使用准确率.根据装置提供的Ⅱ、Ⅲ级病害,进一步查找出其基本分布规律,为线路养护维修工作起到了指导性作用.在信息采集管理上形成了一套可行的管理办法.根据实际运用,发现装置尚存不足之处,需进一步完善.     

对比分析不同轨道参数对车辆辐射噪声的影响

不同轨道线路条件下,测量同样型号车辆的辐射噪声相差4～5 dB(A)。文章针对这一现象,从试验方向开展原因分析,对不同轨道线路的粗糙度及衰减率指标进行测试,对比讨论了轨道噪声粗糙度和衰减率指标对轮轨噪声的影响,并针对性提出改善建议。     

移动式动态线路加载车跟随系统的设计与实现

移动式动态线路加载车通过曲线时,如不主动控制,安装在仪器车车底的刚度检测架与轨道之间会有偏移,当曲线半径很小时,刚度检测架上的激光位移传感器就会超出量程,造成曲线地段轨道刚度无法测量。为此,设计了刚度检测架跟随系统。本文介绍了跟随系统的机械结构设计和运动控制软硬件设计。目前该系统已成功应用到移动式动态线路加载车上。     

铁道车辆运行稳定性虚拟试验系统研究

铁道车辆运行稳定性对保证铁路运营安全具有重要影响.采用基于Web的技术方案,对铁道车辆运行稳定性系统总体设计方案进行分析.利用MatLab分析计算车辆运行稳定性,在三维CAD软件和VRML语言支持下建立虚拟试验场景.通过Asp.Net和SAI,控制和操纵网络虚拟环境中车辆运动状态.系统运行实例表明,建立的虚拟实验系统能在网络环境下有效地分析与仿真铁道车辆运行稳定性.