车速变化对车辆操纵稳定性的影响(英文)

为了降低车速变化对车辆操纵稳定性的影响, 建立了考虑车速变化的动态车辆转向运动模型, 分析了描述模型的微分方程组所有系数都是随车速变化而时变的特性, 通过变参数动态仿真, 定量研究了车速变化对车辆操纵稳定性的影响。研究结果表明: 减速时正的纵向车辆惯性力使后轴负荷向前轴转移, 导致前轴侧偏刚度变大, 后轴侧偏刚度变小, 进而使车辆的横摆角速度增益增大, 即车辆操纵稳定性变差; 初始车速越高, 减速度越大, 车辆横摆角速度增益增大越快; 加速时负的纵向车辆惯性力使前轴负荷向后轴转移, 导致前轴侧偏刚度变小, 后轴侧偏刚度变大, 进而使车辆的横摆角速度增益减小。可见, 减小车辆减速度、降低车身质心高度及增大轴距是弱化减速导致车辆操纵稳定性急剧变差的有效方法。     

半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性

为了研究弯道行驶中制动工况对半挂汽车列车稳定性的影响, 运用动力学理论与虚拟样机仿真软件ADAMS, 建立了具有21自由度的半挂汽车列车整车模型, 分析了在弯道行驶极限工况下, 半挂汽车列车折叠角、侧向加速度、横摆角速度、车速、轮速、轮胎侧偏角随时间的变化关系。通过整车系统的稳态转向试验与阶跃试验, 验证了模型具有较好的仿真精度。仿真结果表明: 转向后3 s实施制动, 在3 s的时间内, 牵引车侧向加速度变为0, 横摆角速度达到极值33 rad·s^-1后迅速减小, 而半挂车侧向加速度达到极值4 m·s^-2, 横摆角速度逐渐减小为0;在制动过程中, 牵引车后轴先抱死拖滑, 由此引起半挂汽车列车发生折叠现象, 从而导致弯道行驶制动稳定性降低。     

汽车操纵稳定性虚拟仿真研究

基于汽车操纵动力学理论建立了汽车动力学模型,利用虚拟仿真技术,以ZK6100H客车为仿真对象、VC++为平台开发了汽车操纵稳定性虚拟仿真系统,并以转向盘角阶跃输入试验为例进行了仿真分析。该系统还可以对转向盘角脉冲试验、稳态转向特性试验和单移线试验进行虚拟仿真分析。本研究的完成使得在计算机上进行车辆操纵稳定性的试验模拟及评价分析成为了可能。     

高速列车多区间节能操纵优化研究

区间运行时间和操纵方法是实现高速列车节能运行的两个重要方面.本文构建了可调整区间运行冗余时间的高速列车多区间节能操纵模型.考虑到高铁枢纽车站和非枢纽站对列车到达时刻准点性的要求程度不同,模型中增加了枢纽车站的列车到达时刻与列车运行图定到达时刻一致性约束,以及非枢纽车站的列车到达时刻在一定时间范围内的约束.为了避免解空间中不满足定时约束的不可行解的数量影响算法效率,设计了一种三层编码的遗传算法来求解模型.通过1条包含3个枢纽车站、3个非枢纽车站的高速铁路线路验证,结果表明,本文所提出的高速列车多区间节能操纵方法能够保证枢纽车站列车到达时刻不变,非枢纽车站列车到达时刻在一定时间范围内变换时,求得多个区间的列车最优节能操纵速度轨迹.与基于牵引-惰行控制方法和单区间节能操纵方法在图定运行时分下的计算结果相比,本文所提出的方法节能率分别超过16%和4%.     

非转向双挂车轴半挂汽车的转弯过程分析

半挂汽车列车由于其自身结构的特点,在行驶和制动过程中,与单车相比其稳定性有所降低,并产生了一些特有的如折叠、甩尾等现象,这些现象的产生增加了半挂汽车列车发生事故的可能性,是半挂汽车列车在使用中的极大障碍.     

汽车操纵稳定性综合评价方法

基于汽车操纵稳定性评价体系,对其综合评价方法进行了研究,提出主客观试验项目结合的评价方法。将汽车操纵稳定性分解为5项一级指标、16项二级指标和56项三级指标,并引入层次分析法对不同层级指标进行权重系数计算;将客观试验数据转化为10分制,与主观评分和权重系数相结合计算出汽车操纵稳定性综合评价结果。直观展示汽车操纵稳定性能的同时,对比出开发车辆与竞品车辆间的性能差异。     

高速列车齿轮传动系统参数振动稳定性

为了准确表达参数激励下高速列车齿轮系统振动的稳定性,利用有限元方法得到高速列车齿轮系统时变啮合刚度,并用傅里叶级数展开进行拟合.考虑齿轮啮合误差,建立了高速列车齿轮传动系统扭转振动模型.结合多尺度近似解析方法,推导了参激振动下高速列车齿轮系统的近似解析解,得到了系统的稳定性边界曲线,并分析了影响齿轮传动系统稳定性的相关因素.研究结果表明:齿轮系统的不稳定性区域随着列车运行的速度降低总体呈减小趋势,但是在发生参数共振速度处存在明显不稳定区域;增大阻尼有利于系统的稳定性,当阻尼系数从0.01增加到0.05时,处于稳定区域的刚度波动幅值从5%增加至20%;增加齿轮的重合度可以减小啮合刚度的谐波特性,从而增强系统的稳定性.      

基于工况序列寻优的列车节能操纵策略优化

传统“三阶段”“四阶段”工况序列的列车操纵模式难以满足城市轨道交通复杂线路条件下的列车节能运行需求,本文提出一种基于工况序列寻优的列车节能操纵策略优化方法。将物理区间离散为多个等距离子区间,建立工况序列与子区间之间的映射关系,以区间总牵引能耗和运行时间最小化为目标构建列车节能操纵策略多目标优化模型。为提高模型求解效率,改进非支配排序遗传算法的交叉算子和距离算子,通过离散仿真求解列车节能操纵策略集。以福州地铁1号线的两个典型区间为对象进行案例分析,结果表明,相比传统操纵模式,优化后列车牵引能耗平均降低约19%。本文方法通过合理选择算法参数能够有效构建适应不同线路条件的运行工况序列,生成秒级运行时间划分下的列车节能操纵策略集。     

高速列车抗蛇行减振器参数的多目标优化研究

为了研究抗蛇行减振器参数匹配规律以兼顾不同轮轨接触状态下高速列车横向稳定性,针对国内运行典型结构参数的高速列车,建立车辆横向动力学简化模型,分别考虑到高、低锥度两种轮轨接触状态下车辆的横向稳定性,采用多目标优化方法对抗蛇行减振器刚度和阻尼值进行多参数优化,并分析最优抗蛇行减振器参数的影响因素. 结果表明:优化的抗蛇行减振器阻尼值主要取决于车辆二系横向阻尼,得出了两类阻尼值的抗蛇行减振器选配类型,即当二系横向阻尼较小时,转向架单侧需匹配较小阻尼值600～1000 kN?s?m?1,或当二系横向阻尼较大时,匹配大于4 000 kN?s?m?1的抗蛇行减振器;抗蛇行减振器刚度显著影响不同轮轨接触状态下的车辆稳定性,减小抗蛇行减振器刚度有利于低锥度状态车辆稳定性,反之亦然.      

基于ADAMS/Car的某微型电动汽车操纵稳定性仿真分析

以某微型电动汽车样车参数为依据,应用多体系统动力学软件ADAMS/Car建立该微型电动汽车的虚拟样机,并初步验证其正确性。以该微型电动汽车为研究目标,参照GB/T 6323.1-94、GB/T 6323.2-94的蛇形试验和转向盘角阶跃试验方法,完成虚拟样车在ADAMS/Car中的仿真试验,分析该样车的操纵稳定性。     

公交化城际列车时刻表优化

为了优化公交化城际列车的运营时刻表, 获得最大社会效益, 将时刻表的优化问题分解为确定列车首发时间、列车发车间隔时间以及列车每日开行趟次3个相互关联的子问题, 并以旅客出行费用和铁路企业运营成本费用的加权和最小化为目标函数, 建立公交化城际列车时刻表优化模型。优化结果表明, 在总费用最小时, 线路的最优开行趟次为30, 可得到公交化城际列车的运营时刻表, 所得到的结果与通过实际分析得到的最优结果完全一致, 且比单纯考虑旅客费用或企业运营费用时的结果更合理, 使得城际列车时刻表的制定更加科学化, 并符合社会效益最大化的要求。     

基于随机价格时间博弈的列车队列稳定性模型验证与控制策略优化

为保证列车队列运行安全并提高队列稳定性,研究了列车队列稳定性模型验证与控制策略优化问题;基于车-车通信的列车队列采用等空间间隔、等时间间隔和变时距3种控制策略,利用随机价格时间博弈自动机,建立了包含领航列车和跟随列车的队列控制模型,分析了模型的队列稳定性;在保证列车运行安全的前提下,以列车的相对位置差、相对速度差和时间间隔差为成本函数,通过队列随机价格时间博弈自动机模型获得控制策略集;利用Q-Learning方法得到队列的最优驾驶策略,验证队列运行的安全性和稳定性;结合列车运行追踪场景,进行队列的稳定性分析。仿真结果表明：通过形式化验证,采用3种控制策略下的队列安全性得到了保证;通过随机价格时间博弈控制、协方差优化控制和Q-Learning方法对比PID控制,等空间间隔策略下的队列稳定性误差最大值分别减小到了0.19%、0.18%和0.11%,等时间间距策略下的队列稳定性误差最大值分别减小到了30.21%、10.34%和9.24%,变时距策略下队列稳定性误差最大值分别为118.27%、56.09%和39.67%,可见,采用Q-Learning方法的随机价格时间博弈理论能在安全前提下提高列车队列稳定性。     

EPS对汽车操稳性的影响

通过建立EPS动力学数学模型,有助于研究装备EPS车辆在转向盘角阶跃输入下的稳态和瞬态响应,有助于数值仿真分析不同助力电机控制方式和参数．以及对汽车操稳性的影响。     

空重车混编对列车稳定性的影响

为了考察空重车混编列车的稳定性,建立了混编列车动力学模型,利用循环变量法解决了列车的"自由度爆炸"难题,利用模块化建模法解决了列车混合编组的建模难题,而且充分考虑了列车纵向、横向和垂向性能之间的耦合关系.利用新型的列车动力学模型,分析了空重罐车各种不同的编组形式对列车稳定性的影响.发现空罐车编组在列车尾部和头部时的稳定性较差,而编组在列车中部时的稳定性较好,因此在空重罐车混和编组时,为了提高列车稳定性,尽量把空罐车编组在列车的中部.     

基于Marc和遗传算法的焊接工艺参数优化

焊接变形的大小主要受焊接速度、焊接电流、电压、送丝速度、焊接顺序等工艺参数的影响.根据焊接热加工特点和实际需要,针对设计变量数目繁多、类型多样的焊接工艺,采用遗传算法与有限元分析相结合的方式,对重点参数进行了优化.以二维平板对接焊的模型为例,以工件最小焊接变形量为优化目标,经过遗传算法进化后,结合有限元方法进行每组参数组合的焊接过程热力耦合分析,找出焊接能量和焊接速度的最优组合,为焊接工艺的优化和制定提供科学的评价和预测.     

电动汽车操纵稳定性的多体动力学分析

把一辆轻型客车改装成燃料电池汽车之前,利用仿真分析软件ADAMS,建立了包括汽车转向系、前后悬架总成、车身和轮胎在内的改型车仿真模型,对操纵稳定性进行了动力学仿真分析。结果显示：改型车为不足转向,汽车操纵稳定性表现良好。     

高速列车牵引变压器悬挂参数动态优化设计

为了优化牵引变压器悬挂参数, 建立了车辆设备21自由度刚柔耦合系统模型, 并基于新型快速显式数值积分法求解了车辆和牵引变压器的振动响应; 计算了车辆系统在不同速度等级下的舒适度指标和设备振动烈度, 确定了变压器最优悬挂频率; 建立了变压器数学模型与车辆设备刚柔耦合模型, 结合最优悬挂频率、振动烈度、舒适度指标、隔振器动态作用力以及变压器悬挂模态与车辆地板局部模态匹配指标对隔振器参数在动态条件下进行多目标优化, 计算了牵引变压器隔振器最优参数。研究结果表明: 当牵引变压器悬挂频率比为0.82~0.98时, 车辆舒适度低于2, 设备振动烈度低于4.5mm·s-1, 满足相关规范要求; 经过优化最终确定第1组隔振器垂向刚度、三组隔振器刚度比、每组隔振器三向刚度比分别为2 142N·mm-1、1∶1.3∶2.5、1.7∶0.5∶1, 与变压器原始悬挂方案相比优化后变压器振动烈度最大降低42% (在速度高于200km·h-1条件下), 车辆一位端、中部、二位端舒适度指标平均提升3.53%、3.45%、2.01%, 第1、4隔振器垂向作用力平均降低13.3%, 第2、5隔振器垂向作用力平均降低3.8%, 第3、6隔振器垂向作用力平均降低20.9%。可见, 优化后车辆舒适度、设备振动烈度和隔振器垂向动态作用力均有较好改善。     

体悬电机变轨距转向架动车动力学性能及参数优化

建立了一种适用于1 435/1 000 mm轨距变换、电机体悬的高速动车组变轨距转向架动车的动力学模型;重点计算在2种轨距线路上动车采用不同的轮轨匹配关系、不同磨耗状态下的运行稳定性分岔特性,并计算了轨距、轮轨游间对运行稳定性的影响;计算了车辆运行垂向和横向平稳性以及在不同曲线工况条件下车辆的曲线通过性能,结合相关动力学标准对各项动力学性能指标进行了评定,并对造成各项动力学指标差异的原因进行了简要分析;以电机体悬式变轨距转向架动车的12个悬挂参数为因子,以车辆蛇行失稳速度、轮轴横向力、轮轨垂向力、轮重减载率和脱轨系数5个动力学指标为响应,采用最优拉丁超立方设计方法进行试验设计;建立径向基神经网络代理模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对动车主要的悬挂参数进行多目标优化。计算结果表明：在设计工况条件下,所设计的高速动车组变轨距转向架动车在2种轨距线路上运行稳定性、平稳性和曲线通过性能均能满足设计要求;在1 000 mm轨距上运行的稳定性优于1 435 mm轨距情况,但运行平稳性和曲线通过性能劣于1 435 mm轨距情况;优化后的悬挂参数可以兼顾车辆的运行稳定性、平稳性和曲线通过性能,使车辆具有更好的动力学性能,在2种轨距线路运行上所有计算性能指标均满足相关标准。     

高速动力车轴应力谱分析及疲劳寿命可靠性预测

结合车辆系统在随机轨道谱激励下的动力响应与疲劳强度理论, 以“中华之星”高速动力车轴为例, 建立了动车系统的非线性动力学模型, 仿真车辆在典型线路上的运行特性, 获取作用于轮轴上的随机载荷谱。引入车轴材料的非线性本构关系, 进行轮轴的有限元分析, 得到车轴关键部位的应力时间历程, 对其进行统计分析后得到各危险点的应力谱。在此基础上, 运用局部应力应变法和累积损伤理论进行了车轴疲劳寿命估算和可靠性分析, 得到不同可靠度下的疲劳寿命。当可靠度为0.9时, 其疲劳寿命为16年。