弹性阻尼耦合轮对动力学特性分析

耦合轮对左右车轮间是通过耦合度可变的耦合器连接的,既不完全固结,也不可相对独立旋转,因此其动力学性能也有别于二者。现建立弹性阻尼耦合轮对(EDCW)车辆的动力学模型,系统地分析了其直线稳定性和曲线通过性能。研究发现,选择适当的耦合度时,全部轮对均为EDCW的车辆系统动力学性能居于传统轮对和独立旋转车轮车辆系统之间。在直线上的临界速度小于独立旋转车轮而大于传统轮对,在曲线上的导向性能劣于传统轮对而优于独立旋转车轮,其直线上临界速度的提高是以曲线上导向能力的下降为前提的。研制一种具有主动控制性能的耦合器,使其在高速时具有小耦合度,在低速和通过曲线时具有大耦合度,可以很好地满足当今铁路发展的需求。     

耦合轮对的发展

分析了铁道车辆传统的固定轮对和独立旋转车轮在车辆动力学性能中的优势和弊端，在介绍了国外从独立旋转车轮到耦合轮对的研究过程中，还提出了另一种耦合轮对方案－－磁流体耦合轮对。分析表明，由于磁流体耦合轮对的可控性，将会使车辆动力学性能得到大幅度提高。     

城市轨道交通车辆车轮差速控制的原理及其应用

介绍了城市轨道交通车辆车轮差速控制的概念,根据独立旋转车轮耦合技术将车轮差速控制方法分为机械差速控制方法和电气差速控制方法,并详细分析了两种方法的控制原理。概述了车轮差速控制技术在国外城市轨道交通中的应用。经过对比分析,建议国内制造商从研究简单可靠的机械差速控制方法入手开发新型城市轨道交通车辆。     

车轮耦合方式发展及其导向机理

详细分析了传统轮对、独立旋转车轮及耦合轮对等3种不同模式轮轨系统的导向机理,认为传统轮对虽然存在蛇行运动,但其自身却具有直线上的自动对中能力和曲线上的自动导向能力．应用也较广;独立旋转车轮虽然不存在蛇行运动．但在直线上的自动复原能力不如传统轮对．近年来在城市轨道车辆上被广泛采用;耦合轮对兼具前二者的优点．但其工程化尚有难度,相信不久的将来会成功地应用于铁道车辆中。     

独立旋转车轮导向机理研究

讨论了对导向产生影响的轮轨作用力;比较分析了传统轮对和独立旋转车轮的导向机理.结果表明传统轮对虽存在蛇行运动,但具有较好的导向性能;独立旋转车轮不存在蛇行运动,但其直线上自动对中性能和曲线上的导向性能不如传统轮对.     

基于摇头角的独立旋转车轮主动导向控制

独立旋转车轮是实现100%低地板有轨电车的关键技术,但是其导向能力较差,严重影响车辆的安全运行。文章在牵引电机导向型独立旋转车轮动力学方程的基础上,提出了基于摇头角的主动导向控制策略,并通过机电耦合仿真模型进行了验证。结果显示该控制策略可有效减小车轮横向位移和摇头角,保证车辆导向功能的实现。     

独立车轮动力转向架纵向耦合蠕滑导向机理

对某型100%低地板轻轨车采用独立车轮动力转向架的导向机理进行分析。认为独立车轮动力转向架一侧的前、后2个车轮与轨道的接触处会因转向架前、后"轮对"发生横移和摇头而出现纵向蠕滑,产生纵向蠕滑力;在纵向蠕滑力矩的作用下,转向架前、后"轮对"将反向摇头和横移,从而使独立车轮转向架实现导向功能。通过定性分析、公式推导和动态仿真,论证了纵向耦合蠕滑导向理论的正确性,公式计算和动态仿真的结果均与定性分析的结论一致。纵向耦合能够使独立车轮动力转向架获得导向能力;实现纵向耦合的方式可以是机械的,也可以是电气的;纵向耦合独立车轮转向架的导向能力不如传统轮对转向架。     

独立旋转车轮转向架及其导向技术纵览

论述独立旋转车轮技术的发展状况,介绍独立旋转车轮转向架在轻轨车辆和变轨距车辆上的应用,说明这已成为高速机车车辆走行技术的一个重要研究方向.从导向机理角度,分析国内外典型的独立旋转车轮转向架设计方案,并阐述独立旋转车轮转向架的发展前景.     

采用轮毂电机的独立车轮轮对的主动导向控制

研究采用左、右车轮的转速差作为反馈量对轮毂电机独立车轮轮对进行主动导向控制的效果。结果表明:如果仅使用转速差作为反馈量,只能使轮对获得类似刚性轮对的导向能力;而在补偿轨道曲率和车辆速度信息以后,可以使轮对的横移接近线路的中心位置。引入反馈控制后,随着控制增益的增加,系统的临界速度逐渐下降,补偿轨道曲率和车辆速度信息并不改变轮毂电机独立车轮主动导向控制的稳定性。在PI控制器作用下,基于左、右轮转速差为反馈量的轮毂电机独立车轮轮对的行为类似于弹性—阻尼耦合轮对,其稳定性与弹性—阻尼耦合轮对相同,在补偿轨道曲率和车辆速度信息后其导向能力能够优于弹性—阻尼耦合轮对。     

新型城市轻轨车辆及转向架研究

根据城市轻轨车辆的运用特征,结合国内外城市轨道车辆及走行部的结构特点,着重比较了独立旋转车轮和传统轮对的性能差异;介绍了改进独立车轮导向性能的技术措施;预测了非常规新型转向架在轻轨车辆上的应用前景;最后,探讨了国内新建城市轻轨车辆的选型原则和走行部模式,提出了新型城市轻轨车辆和转向架的设计方案,并详细介绍了各部分的结构特点。     

高速车辆拖动式独立车轮轮对的研究(待续)

独立车轮转向架在高速车辆中有良好的发展前景,但由于缺乏直线复位和曲线转向能力,长期没有得到普及和推广.本文通过理论分析和动力学计算表明,采取适当措施使独立车轮轮对以拖动的形式前进,可以有效解决独立车轮的导向问题.拖动式独立车轮轮对在直线上复位可靠,在曲线上借助径向调节装置能够近似地处于轨道的径向位置,与传统轮对比较,其横向动力学性能大为改善.     

独立旋转车轮及其在低地板城轨车辆上的应用

文章阐述了独立旋转车轮的发展及其现状,对其导向机理进行了分析,并以近年来国外最新开发的低地板城轨车辆为例,介绍了独立旋转车轮在现代低地板城轨车辆上的应用,通过与采用传统轮对转向架实现低地板化设计的城轨车辆对比,论述了低地板城轨车辆的发展趋势,并对低地板城轨车辆在我国的运用前景进行了展望。     

采用不同车轮耦合方式的轮对纵向振动分析

针对传统轮对、独立旋转车轮及弹性阻尼耦合轮对,利用Matlab编制了仿真程序,采用卡尔克简化理论FASTSIM分析了不同模式轮轨系统的纵向振动特性。认为不同模式轮轨系统的纵向振动情况的不同是由其左、右轮的不同耦合方式引起的。     

低地板轻轨列车独立轮对导向发展现状与永磁同步直驱电机应用趋势

为了促进低地板轻轨列车发展,扩大独立轮对的应用范围,进行独立轮对导向发展现状与永磁同步直驱电机应用趋势综述。导向是限制独立轮对应用的主要问题,通过对导向原理的分析,将提高导向能力主要策略分为车轮转速耦合导向与主动控制导向两类。目前车轮转速耦合应用较为广泛,如Alstom的横向耦合方式与Siemens的纵向耦合方式等。主动控制导向为独立轮对导向发展趋势,可以获得更优的导向能力,目前有转速控制方式在Adtranz车辆上得到应用。在主动控制导向中,转速控制无需附加作动装置,更加易于实现,但同时需对电机的布置和选型等需要综合考虑。由于无需减速环节,易于实现低速大扭矩运行,通过永磁同步直驱电机实现转速控制,成为了城市轻轨低地板列车未来的发展方向之一。     

新型独立车轮低地板转向架曲线通过性能研究

提出了一种新型的独立车轮低地板转向架方案——独立车轮耦合转向架。通过对这种新型低地板转向架曲线通过性能的理论分析和仿真计算验证，证明该独立车轮耦合转向架具有良好的曲线通过性能，适合在小半径曲线较多的城市轻轨上运行。     

独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度对动力学性能的影响

提出一种独立轮对柔性耦合转向架的方案。通过理论分析得知,一旦耦合刚度合理匹配,该转向架就会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这说明独立轮对柔性耦合转向架有望彻底解决独立轮对的导向难题。然后通过数值仿真全面分析了耦合刚度对独立轮对柔性耦合转向架动力学性能的影响,找出了其影响规律,获得独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度的最佳匹配关系,为今后独立轮对柔性耦合转向架的方案设计提供了重要的理论依据。同时本文还提出了独立轮对柔性耦合转向架能产生类蛇行运动的新观念。     

新型独立车轮动车组导向机理的研究

由于简单的独立车轮结构不具备复位和导向功能，绝大多数独立车轮转向架模型没有投入实际工程使用，究其原因是对独立车轮导向机理认识不够，缺乏解决复位功能的有效办法，Talgo列车是成功应用独立车轮的唯一范例，本文以Talgo列车为原型，进行独立车轮转向架的导向机理研究，分析解决独立车轮复位和导向能力的措施，以独立车轮转向架的实际设计和应用提供理论基础，首先分析铁道车辆传统刚性连接轮对蛇行运动的产生机理，进而研究独立车轮轮对的复位和导向原理，参照Talgo列车的独立轮对导向结构，建立了新型独立轮对动车组的多体动力学数值计算模型，应用作者者研制的车辆多体系动力学程序，进而横向稳定性和稳定曲线通过性能的计算分析，结果表明该模型具有很好的稳定性和曲线通过能力，研究表明，为了使独立车轮具有复位和导向能力，关键措施有两点：一是采用合理的导向机构和相关参数以实现独立轮对的异向功能，二是采用大锥度轮对踏面以保证轮对的横移复位。     

独立旋转车轮动力学性能研究

独立旋转车轮的结构型式与传统轮对相比具有很大的差别，在直线和曲线上的轮轨接触动力学性能也有明显差异。独立旋转车轮理论上不存在纵向蠕滑，具有较高的临界速度和较低的轮轨磨耗，其直线对中性能和曲线导向性能较差。利用计算机仿真，对独立旋转车轮和传统轮对的动力学性能进行了比较分析。     

独立旋转车轮轮轨蠕滑率研究

通常情况下轮轨之间的接触有两种可能：一点接触或两点接触，而独立旋转车轮应尽量避免两点接触，为此用一种有别于相关文献的独立车辆蠕滑率公式推导方法，导出了独立旋转车轮一点接触蠕滑率计算公式，定义了车轮滚动系数，指出该参数对独立旋转车轮以及蠕滑控制轮对的研究有重要的意义，并分析了轮对运动（横向和摇头）和车轮滚动系数对滚动接触蠕滑率的影响，通过分析得知，车轮踏面外形对蠕滑率影响对运动（横向和摇头）和车轮滚动系数对滚动蠕滑率的影响，通过分析得知：车轮踏面外形对蠕滑率影响十分敏感，应谨慎选择独立旋转车轮的踏面；车轮滚动系数对纵向蠕滑率影响比较明显，对横向蠕滑率和自旋蠕滑率的影响很小，用已经建立的带独立旋转车轮的车辆模型，对目前分析使用较多的两类形式的独立旋转车轮蠕滑率公式通过阶跃响应进行了比较，结果表明两者之间的差异很小，对动力性能的计算都能达到工程要求。     

无公用轴独立旋转车轮转向架直线横向动力学研究

无公用轴独立旋转车轮转向架的车辆不仅左右车轮的旋转自由度独立,而且两轮的横移和摇头也解耦。文章通过建立无公用轴独立旋转车轮转向架车辆在直线上的横向动力学客车模型,模拟实际线路,利用新型数值快速积分法进行动态仿真,得出无公用轴独立旋转车轮转向架车辆的动态响应值,并与具有相同悬挂参数的传统客车进行比较。