绝对空间中的铁道车辆非线性动力学仿真

从铁道车辆三维可视化建模和仿真要求出发,基于面向对象软件技术,本文叙述了绝对空间中铁道车辆非线性动力学仿真的有关力学原理和计算结构,特别是Hertz理论在空间轮轨弹性碰撞中的完整应用。并用编制的仿真软件VSDS对ManchesterBenchmarks的客车模型进行了曲线通过工况仿真,指出绝对空间中铁道车辆非线性动力学仿真的可行性和实用性。     

考虑空气弹簧放气的铁道车辆仿真模型

当铁道车辆上的空气弹簧趋于平直时,轮载会因轨道不平顺而降低.为了检验铁道车辆在空气弹簧放气情况下的运行安全性,进行了运行试验,得出轮载、横向力、施加于空气弹簧的力和车轮爬升量等各种数据.此外,考虑到空气弹簧放气而制作了铁道车辆的数值仿真模型,通过与这些试验结果的比较,确认了其有效性.     

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.     

改进转向架以提高列车在地震时的走行安全性分析

日本铁道综合技术研究所开发了适用于1995年兵库县大地震级别的车辆运行仿真程序VDS，并在大型振动试验台上按新干线实际轨道、转向架和半节车体的条件进行振动试验，以验证仿真计算的合理性。该仿真研究包括铁道车辆作为刚体的运动方程式、弹簧和减振器的定义、轮轨间作用力的模拟、车辆模型和计算条件、列车运行安全性的限界线图等。根据仿真研究的结果，为提高列车在地震时的运行安全性，对转向架设计进行改进的项目有枕簧弹性系数、横向减振器特性、车体异常上升的限制标准、轴箱挡游间和横向止挡游间。     

地铁车辆救援连挂分析及虚拟仿真系统搭建

为提高地铁列车的事故救援能力,实现救援连挂过程的三维可视化,建立覆盖多种工况的曲线模型,以及地铁车辆动态相对位置和姿态计算模型。采用一维黄金分割搜索算法,求解地铁车辆位置和姿态,以及车钩转角。基于虚拟现实技术,在Unity平台上搭建地铁车辆救援连挂虚拟仿真系统。虚拟仿真系统可以生成三维虚拟救援场景,实时观察车辆位置和姿态,以及车钩转角,根据用户需求,控制车辆速度和运动方向。     

高速铁道车辆蛇行脱轨安全性评判方法研究

通过建立轮轨三维几何接触模型、整车动力学分析模型和轮轨碰撞模型,分析高速铁道车辆蛇行失稳后的蛇行脱轨过程及其影响因素.高速铁道车辆的蛇行脱轨过程是一个爬轨和跳轨并存的复杂过程,轮对的名义冲角和有效冲角分别对准静态的爬轨和动态的跳轨起着重要影响作用;随着轮对横移速度的增大、轮轨摩擦系数以及车轮垂向载荷的减小,车轮的跳轨高度越大;横向蠕滑力在整个蠕滑力中所占比例以及轮对横向运动能量越大,车辆越容易脱轨.因此高速铁道车辆的蛇行脱轨安全性应根据轮对横移速度限值并考虑车辆的横向运行稳定性进行评判.当高速铁道车辆分别表现为“超临界”和“亚临界”的蛇行失稳极限环分岔形式时,可分别采用转向架横向加速度移动均方根值方法和转向架横向加速度限值对其横向运行稳定性进行评判.     

基于刚体模型的铁道车辆曲线运动轮轨力分析

针对目前借助复杂的车轨动力学仿真计算铁路线路曲线段轮轨力存在计算量大的问题,在分析铁道车辆曲线通过时运动学关系基础上,忽略车辆摇头和点头运动的影响,构建仅包含垂向、横向和侧滚运动3个自由度的刚体模型;利用质心运动定理和对质心的动量矩定理,建立车辆动力学基本方程组,由此推导出任意超高、任意线型条件下,以线路参数(平面曲线曲率、超高和轨距)和车辆结构参数(车辆质心到轨顶面距离和车辆对质心的回转半径)表达的轮轨力计算式及近似解,从而能较为高效地实现不同线路条件下铁道车辆曲线运动轮轨力预测。     

日本铁道车辆用轴承的设计与开发

随着铁道车辆的技术进步,对铁道车辆用轴承性能的要求变得更加苛刻。为了满足这种严格的性能要求,今后的铁道车辆轴承尤其需要进行不断的设计和开发。本文介绍了树脂保持架、装有传感器的轴承性能以及车辆运动仿真试验机。     

日本铁道车辆用轴承的开发

介绍了为提高铁道车辆用轴承的安全性、可靠性并延长其寿命而开发的塑料保持架、搭载传感器轴承,以及车辆运动仿真试验机.     

基于MATLAB的液气缓冲器调车冲击特性分析

概述了用于铁道车辆的新型液气缓冲器的工作原理,根据列车纵向动力学理论,建立了一对一调车冲击计算模型和仿真计算模型.通过研究4种不同工况下缓冲器动态特性曲线的变化,分析了运行阻力、缓冲介质黏度变化对缓冲器动态特性的影响.     

基于仿真软件Simulink/SimMechanics的铰接式列车动力学建模

将仿真软件Matlab中的Simulink和SimMechanics相结合,建立了两节车辆编组的铰接式列车的时域曲线。通过动力学仿真模型,并根据此模型的仿真结果验证了该建模方法的正确性,说明SimMechanics能够补足Simulink的建模功能,并可以作为一种新的建模工具引入到轨道车辆的动力学仿真中。     

基于xPC的电动汽车自适应巡航控制半实物仿真

针对电动汽车自适应巡航控制（ACC）较高的实时性要求,设计了半实物仿真系统,在宿主机Matlab／SimulinkRTW平台下建立了电动汽车数学模型,并将其转化为c代码下载到目标机中模拟真实车辆;采用DSP2812嵌入式计算机作为车辆自适应巡航实物控制器,针对不同工况切换控制算法,在线调节车辆速度,以实现定速巡航或等距跟踪前车。实验结果表明：巡航控制算法对前车急剧变化的工况有很好的自适应能力,能有效避免追尾;提高了对巡航速度的跟踪能力,保证行驶安全性及舒适性。     

列车高速通过站台时的流固耦合振动研究

采用计算流体动力学(CFD)和多体动力学相结合的方法研究列车高速通过站台时的风致振动及安全问题。应用有限体积法和滑移网格模拟计算方法,通过求解三维瞬态可压缩N—S方程获取列车通过站台的气动力。运用Simpack软件建立3辆编组的动车组动力学模型,轨道不平顺条件选用美国六级谱,并将用CFD得到的气动力作为激励输入动车组动力学模型,对列车高速通过站台时的气动行为进行仿真计算,得到列车高速通过站台时的振动时程曲线。计算结果表明,列车高速通过站台时,在气动力作用下3辆车均不同程度向站台靠近,且尾车的尾部向站台靠近的距离最大,达到19mm;头车向站台靠近主要是由车体的摇头运动所致,中间车向站台靠近是由车体的横向摆动所致,而尾车向站台靠拢则是由车体的横摆运动和摇头运动共同作用所致。     

城际铁路及高速铁路站台门系统无线监控设计

城际铁路及高速铁路的部分线路既有车型多样、运营模式复杂，其站台门系统无法实现与信号系统的联动控制，多采用人工控制的方式，这给运营人员带来不便。为解决该问题，在分析研究站台门控制模式的基础上，设计了基于无线通信技术及现场总线技术的智能控制系统，实现站台门的远程控制和状态监视。测试结果表明，该系统能够按照设定的优先级控制站台门开关及查看设备运行状态，满足运营需求，可在行业内推广使用。     

基于转向架控制的地铁车辆制动控制系统开发

城市轨道交通车辆制动控制策略管理是车辆网络控制的重点和难点。介绍了基于系统工程的车辆制动控制系统开发流程。转向架控制的地铁车辆制动控制系统开发基于模型的系统工程、V模式开发以及AUTOSAR架构等技术,并利用AMESim等软件进行建模仿真。开发了用于制动控制单元测试的半实物仿真试验台,有效地缩短了验证周期。     

基于LQR的半主动悬挂机车车辆控制策略的研究

指出现有的天棚阻尼半主动悬挂控制策略应用于铁道机车车辆领域中，在有效改善车体平稳性的同时，转向架和轮对的动力学性能变差。针对此现状，本文建立了铁道机车车辆1／4车体、二自由度的横向半主动悬挂模型，基于线性二次型最优控制器原理，综合考虑其性能指标，对车辆悬挂系统的半主动控制策略进行了改进研究，同时对改进后的控制策略的控制效果进行了仿真。仿真结果表明，经过改进后的半主动悬挂控制策略，在提高车辆平稳性的同时，转向架构架和轮对的动力学性能基本上保持不变，从而改善了整车的动力学性能。     

铁路车辆走行安全问题的理论探讨

铁路车辆的走行安全问题是头等大事,影响车辆走行安全的因素很多,但归纳为三个方面:一是铁路线路问题,二是车辆本身问题,三是人为因素,应用Nadal公式从理论上加以探讨车辆走行安全问题,车轮爬上、滑上或跳上钢轨脱线的根本原因是作用在车轮上的侧向力超过安全限度,这个限度用容许的脱轨系数表示。文中从理论上分析了侧向力与线路、车辆振动、车辆速度、调速设备等方面的关系,并提出了轮荷重、车轮的轮缘角、避开距离、摩擦系数等技术参数对车辆走行安全的影响。     

基于MATLAB软件的动车组转向架悬挂系统半主动控制仿真分析

基于CRH2高速动车组转向架悬挂系统结构,对列车垂直、水平两个方向建立动力学模型。利用模糊控制理论,对影响车辆运行平稳性的沉浮、点头、横移、侧滚及摇头等刚体振动进行控制策略分析。根据半主动控制系统的特性要求,提出采用磁流变阻尼替换原有油液阻尼,达到降低车体各个方向的振动加速度从而提升车体稳定性的目的。以中国干线铁路轨道功率谱密度为轨面激励发生基础,联合MATLAB软件中的Simulink模块进行整车性能仿真研究。仿真结果显示,该半主动控制悬挂系统能够较好地抑制两个方向的5种振动模式,对于改善车辆运行平稳性、降低转向架所受冲击力有良好的作用,在设计上可使用半主动控制的磁流变悬挂系统代替传统铁道车辆被动悬挂控制。     

SimMechanics在转向架测试台运动仿真中的应用

振动试验台在各种车辆以及机械装备的道路模拟实验以及环境试验中发挥着越来越重要的作用.文中研究的六自由度转向架测试台是多自由度振动试验台的一种.研制转向架测试台的过程中,在计算机上基于系统的控制策略对测试台进行运动模拟仿真,可以缩短研制时间和降低研制成本.以一种七作动器六自由度转向架测试台为例,通过SimMechanics模块构建与实际测试台一致的模型,在Simulink环境中建立相应的控制模块,对振动试验台进行运动模拟仿真.通过对该问题的研究,扩展了当前SimMechanics模块在解决复杂机械系统问题中的应用.