基于AMESim平台的轨道车辆空气弹簧系统气动力学仿真模型研究

基于热力学、流体力学和空气动力学理论,建立包括橡胶气囊、附加空气室、节流孔、差压阀和高度调整阀的空气弹簧系统气动力学微分方程组.在此基础上,基于AMESim平台建立轨道车辆的空气弹簧系统气动力学仿真模型,并以某动车组为例进行空气弹簧系统的静、动刚度仿真计算.将仿真计算结果与实测结果对比,验证了该模型能够很好反映实际空气弹簧的静态和动态特性.仿真计算结果表明:该模型解决了常规车辆动力学模型不能模拟空气弹簧刚度变化和高度调整阀在有些工况下会打开的问题,从而提高了车辆动力学仿真的计算精度.     

基于有限元的空气弹簧刚度分析

空气弹簧是现代轨道交通车辆的主要减振元件,能有效改善轨道车辆的动力学性能,提高乘坐的舒适性和车辆的运行稳定性。文章利用非线性有限元软件ABAQUS对空气弹簧的垂向刚度与横向刚度进行模拟分析,通过考虑空气弹簧的非线性性质、结构参数等影响空气弹簧刚度的因数,对基于各影响因数下空气弹簧刚度特性进行比较分析。     

车辆空气弹簧动力学参数特性研究

在车辆动力学模拟计算中,车辆动力学性能主要取决于悬挂参数的匹配,悬挂参数的精确度直接影响车辆动力学模拟计算误差。基于热力学及流体力学理论,建立空气弹簧的统一物理模型,导出其计算的统一数学表达式,提出了确定空气弹簧参数的计算方法,并对影响空气弹簧性能的因素进行了详细的分析。结果表明,空气弹簧气囊外形及刚度、附加气室容积和流孔直径是影响空气弹簧性能的主要因素。     

空气弹簧故障对地铁车辆动力学性能的影响

结合车辆系统动力学理论,通过SIMPACK软件建立了包含空气弹簧特性的动力学模型,分析了空气弹簧失效后车辆系统的稳定性以及空气弹簧失效对地铁车辆动力学性能的影响,并提出了相应的建议。     

轨道车辆差压阀动作压差值选择

文章根据轨道车辆空气弹簧压差的两种来源,将空气弹簧压差分为有利压差和有害压差,同时利用动力学计算分析软件,分析车辆正常运行和故障工况下空气弹簧的压差限值,从而选择合理的差压阀参数。     

高速磁浮车辆通过小半径竖曲线时的动力学响应分析

针对一种无摇枕悬浮架的新型高速磁浮车辆系统,建立了包含非线性空气弹簧模型、电磁悬浮控制模型的磁浮车辆动力学模型,仿真分析了车辆通过半径530m竖曲线时的动力学响应,并与采用线性等效空气弹簧模型的计算结果进行了对比分析。结果表明,采用两种空气弹簧模型的磁浮车辆车体加速度、电磁铁加速度和悬浮间隙变化量等响应差别不大,均能满足车辆动力学预测要求,但空气弹簧伸缩量计算值有明显差别,两者误差达到29%;采用非线性空气弹簧的磁浮车辆动力学响应结果更符合工程实际,可为高速磁浮车辆空气弹簧结构设计与参数选取提供应用参考。     

低速磁浮车动力学建模及平行四边形机构分析

车辆结构设计必须满足动力学要求。对于低速磁浮列车而言,车辆与线路之间的运动解耦功能主要由车辆的二系悬挂实现。二系悬挂包括固定滑台、自由滑台、空气弹簧和平行四边形机构等,其运动同时受线路和刚性车厢的限制。文章先分析了在曲线上,平行四边形机构对车辆横向力分布的影响,然后利用多刚体动力学建模方法建立低速磁浮列车的动力学模型,并进一步阐述平行四边形机构在曲线通过中的重要作用,分析曲线通过时二系悬挂各构件的运动情况。     

地铁车辆制动系统空气弹簧压力急升引起的总风欠压问题仿真分析

介绍了地铁车辆制动系统因空气弹簧压力急升引起车辆总风欠压所导致的问题,并对供风设备和空气弹簧的原理进行了分析.利用工程系统仿真软件AMEsim对列车制动系统的风源、空气弹簧等主要组成部分进行了建模,得出了不同载荷工况下总风压随载荷变化的仿真气压曲线.通过仿真结果,对地铁车辆空气弹簧气压急升引起的总风欠压问题提出了相应的建议.     

空气弹簧失效对车辆动力学性能的影响

介绍了SYS540H4空气弹簧的特性,通过对车辆正常工况和空气弹簧失效工况建立非线性动力学模型,对车辆动力学性能进行分析,考察了车辆蛇行运动稳定性、动态曲线通过性能及运行平稳性。分析结果表明当空簧失效时,车辆的动力学性能变差,特别是在比较差的线路上要降到很低的速度才能安全运行。     

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。     

低速通过小半径曲线时高度调整阀对车辆动态响应的影响

建立了LV4型、LV7型高度调整阀的空气弹簧模型,针对车辆动态曲线性能进行了仿真分析,并与常规的等效线性空气弹簧模型情况下的车辆响应进行了对比。     

钢轨打磨车恒力加载系统的分析仿真研究

为了满足钢轨打磨车的恒力打磨,提出3种恒力打磨方案并对其进行比较,得出三通比例减压阀良好的动态特性和最小稳定流量更适合于钢轨的恒力打磨。通过AMEsim仿真平台对三通比例减压阀加载系统进行建模和仿真,仿真结果表明:三通比例加压阀加载系统有着较高的加载精度和良好的跟随性而更适合于打磨车的恒力加载系统,对今后工程实际应用有一定的参考价值。     

机车紧急排风阀的研究及仿真

机车制动系统中,紧急排风阀是机车紧急制动设备的重要组成部分。现介绍装备在HXD1C电力机车法维莱制动机上紧急排风阀的结构、工作原理、理论静态分析,并且利用AMESim软件对紧急排风阀进行建模和动态仿真,从仿真结果中分析影响紧急排风阀排气速度的因素。     

城市轨道交通车辆乘客载荷检测方法及试验应用

在分析现有客流统计方法不足的基础上,提出通过采集车辆四个空气弹簧压力计算城市轨道交通车辆运行过程中乘客载荷的方法,分别通过三通阀改装及提取BCU控制箱预留信号获取空簧压力信号。在此基础上开展正线试验,采集正线运营车辆的乘客载荷信息,通过采集波形、数据提取、载客量转换及结果分析,计算测试周期内乘客数,满足车辆乘客载荷计算及安全性分析的需求。     

基于空簧悬挂特性的高铁车辆垂向振动舒适性对比研究

在对车辆振动舒适性进行型式试验和仿真分析的基础上,以拖车为对象,研究空簧悬挂对车辆垂向振动舒适性和地板振动的影响.对车辆的多体系统仿真结果表明:采用德系空簧时车辆的垂向振动舒适性较使用日系空簧时提高了约10％;而在德系空簧辅以二系垂向减振器的组合悬挂下,车辆的垂向振动舒适性介于使用德系空簧与日系空簧之间.对车辆的刚柔耦合仿真表明:当车辆以不低于300km· h-1的速度在直线和7000m半径曲线线路运行时,地板前端的高频垂向振动主要为转向架上方的局部模态振动,而且随着速度的降低,其振动能量逐步减小或消失;车体地板中部的振动是以1阶和2阶垂向弯曲模态振动为主的中频振动,并且与二系悬挂形式关系不大;当车辆以低于300km·h-1的速度在直线和7000m半径曲线线路运行时,地板前端的垂向振动主要是低频振动,并且与二系悬挂方式有较强的相关性;增设二系垂向减振器后,虽然可以弥补德系空簧低频性能的不足,但有可能因高频阻抗过大而造成1阶垂向弯曲模态振动的增强.     

空气弹簧及抗侧滚扭杆可靠性设计技术及应用

在中高速客车和地铁、轻轨车辆二系悬挂中,空气弹簧和抗侧滚扭杆组合得到越来越多的应用.对空气弹簧及抗侧滚扭杆可靠性的要求也越来越高.主要对空气弹簧及抗侧滚扭杆系统的可靠性设计手段进行阐述,重点介绍仿真分析、材料设计、试验验证等在产品设计阶段的虚用.通过产品实际应用情况表明,通过虚拟样机设计并结合模拟试验,可以较好地保证产品的可靠性.     

弹性部件的等效模型对铁道货车车体振动的影响

运用多体系统分析方法,建立轮轨系统的准弹性接触模型,对摆动式转向架货车的动力学性能进行仿真,运用有限元方法和Hook定律将弹簧托板等效为弹簧、刚体加弹簧以及柔性体,并在动力学彷真中评估这3种情况对货车车体振动响应的影响,找出系统动力学分析中合理等效薄壁部件的方法。通过结果分析,在车辆低速运行阶段,为加快分析速度可将弹簧拖板等效为1个弹簧元件,而在高速运行阶段,需要将弹簧拖板等效为柔性体,以考虑弹簧拖板自身振动对车辆整体性能的影响,使车辆设计趋于合理。     

高速列车监测数据处理及故障诊断

车体性能好坏直接影响列车的行车安全,文章利用安装在车体上的传感器所采集到的振动信号,选取合适的信号特征提取方法进行评估,达到列车故障早期预警的目的。试验数据表明,车体的振动信号具有非线性、非平稳的特点,先对振动信号提取小波包能量矩特征进行时频域分析,发现该特征提取方法可以直观地反映车辆横向和垂向振动情况。引入基于局部分析的拉普拉斯特征映射算法(LE),对故障工况的小波包能量矩熵特征所构造的高维特征向量空间进行降维,发现能够从垂向加速度信号识别出空气弹簧失气工况,从横向加速度信号识别出抗蛇行减振器故障和横向减振器故障。这与车辆动力学分析结果一致,同时也证实了流形学习方法对列车性能评估具有一定的作用。     

120阀内孔径对制动系统性能的影响

使用基于气体流动理论的列车制动系统数值仿真方法定量分析了120阀的紧急阀III孔径、局减阀上的局减孔孔径、加缓风缸向列车管充气孔孔径对单编万吨列车制动、缓解特性的影响.仿真结果表明:紧急阀III孔径对列车的紧急制动特性有明显的影响。该孔径在2.3～2.7 mm范围内能够保证在常用制动时不发生紧急作用,同时紧急作用也能正常发生,并且该孔径越大,其制动波速越慢,在紧急制动时,该孔径由2.35 mm增大到2.65 mm,其制动波速由283.2 m/s降低到244.2 m/s,降低了14.2%;局减阀上局减孔孔径对常用制动时的制动波速有明显的影响,孔径越大,其常用制动的制动波速越快,在减压100 kPa时,孔径为1.5 mm时比0.5 mm时制动波速增大了77.4%;加缓风缸向列车管充气孔的大小对缓解波速有明显的影响,该孔径越大,缓解波速越快,在减压100 kPa之后缓解的过程中,随着该孔径由0.5 mm增大到1.5 mm,缓解波速增大了53.1%,小减压量制动后缓解时,该孔径大小对缓解波速影响较小。该结论为新阀的设计提供了参考。     

轨道交通车辆架控制动系统建模及防滑控制研究

制动系统的性能对列车安全运行有重要的影响。在原理分析的基础上,利用AMESim仿真软件对EP2002制动系统气动阀单元(PVU)进行了建模,并通过常用制动和紧急制动仿真验证模型的正确性。在MATLAB/Simulink软件环境下搭建列车动力学模型,并编写防滑控制逻辑,与AMESim气动阀模型进行联合仿真,验证防滑逻辑的有效性。从常用制动和紧急制动仿真结果可以得出,所搭建的EP2002的PVU与真实系统的反应一致,验证了PVU模型的正确性。从防滑控制仿真结果可以看出,所设计的防滑控制逻辑能够达到控制要求,在发生连续滑行时能够达到稳定的防滑效果,为实际列车制动系统的设计和故障的解决提供了有效的模型基础。