铁道车辆动力学与控制问题的研究

采用传统悬挂方式的铁道车辆，为同时满足运行稳定性与曲线通过性能要求，在结构设计和悬挂参数的选择时，不得不进行折衷，随着铁道车辆向高速发展，要全面改善车辆的动力学性能，传统悬挂方式的潜力已接近极限，需要采用主动悬挂，本文论述了主动悬挂在铁道车辆中的应用现状，研究方法和存在的问题，并介绍了一研究领域的最新发展方向，即多体动力学与控制理论相结合的，面向系统分析与设计并行的软件思想。     

基于刚柔耦合系统的关键零部件动应力仿真和疲劳寿命计算

应用刚柔耦合系统动力学方法，将铁道车辆关键零部件如客车转向架构架、货车转向架交叉杆组成等作为柔性体，通过模态综合方法融合在车辆多体动力学模型中，再通过车辆动力学仿真分析，获得关键部件上危险点的动应力。根据整个寿命周期内车辆不同运用工况的组合，获得相应危险点上的动应力谱，最后应用疲劳损伤准则，进行疲劳寿命计算。作为算例，应用该方法对配装转K6型转向架的交叉杆组成进行了疲劳寿命评估。     

车辆动力学的多体有限元方法

本文提出一种新的车辆动力学数值仿真方法－多体有限元方法，由Ｈａｍｉｌｔｏｎ变分原理建立多连续体动力学系统的能量泛函，用Ｈｉｌｂｅｒ逐步时间积分格式求解运动方程，讨论了多体有限元方法中处理边界耦合作用的拓朴分析、微分几何分析和数学规划的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ乘子法。车辆动力学的多体有限元方法有良好的实用价值，也适用于其他工程领域。     

车辆系统动力学的符号化多体方法

通过不同角度对多体动力学方法以及在铁道车辆系统动力学中的应用进行分析比较，提出一种新的符号式建模方法，它克服了传统数字建模方法的不足，兼容大位移和小位移系统，只需建立一套非线线约束库，程式化强，最后，以铁道车辆轮对弹性定位的转向架为例，说明了它在蛇行运动稳定性分析中的应用。     

车辆动力学系统横向稳定性的鲁棒性分析

用不确定多自由度动力学模型描述高速车辆动力学系统，以多自由度线性系统的鲁棒稳定性分析方法为基础，考虑独立参数摄动和非线性不确定性，应用李雅普诺夫稳定性理论导出了系统的横向稳定性条件，并应用该方法分析了一个承受不确定悬挂的车辆轮对的鲁棒稳定性实列，给出了稳定参数域。     

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。     

考虑车体弹性的铰接式高速车辆模型及响应计算分析

本文引用多体动力学方法，对高速铰接式车辆进行建模及动力响应计算分析，建立了计及车体弹性效应在内的多体系统计算模型，其计算结果可与多刚体模型的计算结果以及试验结果进行比较和相互修正，为车辆动力性能设计提供依据。     

磁悬浮车辆结构动力学建模与仿真

为了准确获得磁悬浮车辆结构的动力学特性,结合上海磁悬浮示范线车辆,对磁悬浮车辆结构建模和仿真方法展开研究。通过分析整体结构受力载荷工况,给出夹层和车体结构的受力公式。采用参数化和子结构建模技术,利用多体系统软件SIMPACK建立磁悬浮车辆首车动力学模型。为简化整个磁悬浮车辆系统多体模型和提高计算效率,将车辆受到的作用力和部分刚体简化为力元或力矩。仿真结果表明,多体动力学建模可以作为磁悬浮车辆结构设计方案优劣的有效评估工具,有益于磁悬浮结构国产化设计和开发。     

可倾式车辆的动态曲线通过与控制

本文研究了可倾式车辆曲线通过时的动态特性和车体态控制问题，在轨道动座标系下，采用绝对座标多体动力学方法，列写动力学方程，求解逆动力学问题得到开环控制方式驱动器的输出控制力和位移，对车辆进入曲线时的倾斜滞后，提出了修正方案，并计算出最大允许滞后时间，通过对倾摆控制失效，滞后Ｉｓ和滞后修正３种工况的仿真计算，得到车辆未平衡离心加速度、轮重减载率，倾覆系数，吊杆力等一些定性和定量的结果，为新型高速车辆的     

车辆动力学的研究和发展

随着轮／轨相互作用研究的深入，铁道车辆动力学问题需要把车辆／线路视为不可分的整体系统。由于研究中需要考虑某些部件的弹性，从而导致高频动力学的发展。理论研究和模拟软件为新型结构设计和车辆安全性检验提供了廉价工具，但试验技术仍然是不可缺少的最终手段，本文根据国际车辆和这协会第十三届学术会议上所发表的论文，介绍了上述主题的概况，在此基础上，提出对我国车辆动力学研究课题和发展方向的建议。     

考虑车体柔性的货车动力学仿真

应用柔性多体系统动力进行货车动力学仿真研究。以货车Ｃ６２Ａ和罐车Ｇ６０为对象，把转向架和轮对作为刚体，车体作为柔性体，对车体建立有限元模型并进行模态分析，用超单元概念通过界面凝聚功能对柔性车体进行预处理，组成刚－柔耦合的车辆动力学模型并进行动力学仿真计算，通过与刚性系统模型的运算结果进行对比，分析车体的柔性效应对安全性的影响，仿真计算是采用有限元分析软件ＮＡＳＴＲＡＮ（ＭＳＣ）和多体系统动力学软件     

多方位风向角下动车组运行安全性研究

为研究不同风向角下高速动车组的动力学性能，利用多体车辆动力学研究方法，对不同风向角下的某型动车组的车辆运行安全性进行仿真模拟分析。把气动载荷处理为时间函数，将其输入多体动力学软件，对动车组在风载作用下的动力学性能进行仿真分析。利用8节连挂动车组模型，分别分析各辆车在不同风向角下的运行安全性。分析发现：头车受风载的影响最为明显，在风速20 m/s、车速300 km/h下的工况相较于在风速25 m/s、车速200 km/h下的工况对列车运行安全性影响大。其中在风速20 m/s、车速300 km/h下的工况105°风向角的风载对列车运行安全性影响最大。     

电磁型磁悬浮列车动力学研究综述

在综合分析各国电磁型磁悬浮列车的发展现状和及其动力学研究的基础上，考虑车辆和轨道的相互作用，将悬浮列车和轨道作为一个整体，就电磁力、转向架、轨道变形和控制动力学稳定性分析等方面的问题，提出了今后研究的方向。     

铰接式转向架动车组车辆动力学性能研究

应用多体动力学软件建立某铰接式转向架动车组动力学模型,根据应用实际工况,对比分析了直线工况、曲线工况、小半径S曲线、通过三角坑等情况下铰接式转向架车辆动力学性能.研究结果表明,铰接式转向架车辆具有良好的曲线通过能力和优秀的线路扭曲适应能力,而且铰接式转向架轮对对应动力学指标与前后端独立转向架相差较小.直线工况下其运行稳...     

国际铁道车辆系统动力学研究新进展

根据第18届国际车辆系统动力学学术会议所发表的铁道车辆方面的学术论文,对近2年来国际范围内铁道车辆系统动力学的研究进展及动态进行了综合介绍与评述,包括车辆曲线通过性能、车辆运动稳定性、车辆／轨道相互作用以及其他相关方面的研究内容。在此基础上,提出了今后铁道车辆系统动力学研究的趋势和发展方向。     

近似模型技术在高速动车组动力学分析中的应用研究

由于高速动车组部件复杂、非线性因素多,因此计算速度成为制约复杂车辆动力学研究的核心问题。为解决上述问题,提出一种基于近似模型技术的车辆动力学的研究方法。为验证该方法的可行性,选取我国自主设计的某CRH380A型高速动车组为研究对象,以车辆11个悬挂参数为输入,以车辆稳定性和平稳性为响应,利用最优拉丁超立方设计对输入量进行取样,通过动力学分析模型计算上述样本点的响应值,根据响应值分别建立车辆动力学Kriging近似模型、响应面模型、径向基神经网络模型,并计算各模型误差。研究结果表明:径向基神经网络模型在拟合车辆动力学方面具有良好的性能,能够满足工程应用。通过列举近似模型的实际应用证明高速动车组动力学近似模型技术的可行性。     

车辆多体系统动力学方程的有限元法

用有限元法研究车辆多体系统的动力学建模。将车辆的车体、前后转向架和各轮对等刚体作为结点,相邻结点之间的弹簧阻尼系统作为单元。根据动力学总势能不变值原理,求得车辆系统的总质量矩阵,导出各弹簧阻尼单元的刚度矩阵、阻尼矩阵和轮对的蠕滑阻尼矩阵、蠕滑刚度矩阵。采用"对号入坐"法则,形成车辆系统的总阻尼矩阵和总刚度矩阵,并对轮轨约束边界条件进行处理,从而成功建立了车辆多体系统动力学方程。     

实时相关分析及其在铁道车辆动力学性能监测中的应用研究

研究了实时相关分析在车辆动力学性能监测中的应用方法。从dsp数值实现的角度对采集来的信号进行了分析，并给出了算例与实际测量的车辆动力学dsp数据研究的分析结果。     

200km／h高速客车转向架的动力学仿真计算

利用ＮＵＣＡＲＳ和ＭＥＤＹＮＡ多体动力学数值仿真程序对新设计研制的２００ｋｍ／ｈ高速客车转向架进行了多方案的动力学仿真计算和分析。讨论了建立车辆动力学仿真模型时需深入考虑的问题。分析了高速客车转向架动力学结构参数和悬挂参数对车辆动力学性能的影响。提出了２００ｋｍ／ｈ高速客车转向架可行的动力学悬挂参数设计方案。     

铰接式集装箱平车动力学建模与仿真

建立了铰接式集装箱平车的非线性动力学模型。在建模过程中,对三大件式转向架、车体间铰接结构等关键部件的处理方法进行了分析,并运用SI MPACK多体动力学仿真软件研究了铰接式集装箱平车车辆系统的运动稳定性、运行平稳性及曲线通过性能。分析结果表明,该车具有较好的动力学性能,能够满足运行要求。