基于SIMPACK铰接式列车的动力学性能分析

利用车辆动力学仿真试验的分析方法,运用SIMPACK软件分别对三车四转向架的铰接式列车和三车六转向架的传统列车建立非线性动力学仿真模型,得到两种不同连接方式的列车在相同的运行环境下以不同速度运行时的动力学性能参数。结果表明,与传统连接方式的列车比较,在相同的运行环境下,铰接式列车在平直轨道上的动力学性能明显优于传统式列车,而在小曲线半径的轨道上,铰接式列车的动力学性能不具有优势。     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

CMS-04型中低速磁悬浮转向架在缓和曲线上的运行状态分析

基于Pro/E和ADAMS软件建立了CMS-04型磁悬浮车辆的虚拟样机单转向架模型,通过静态悬浮和侧向静态导向力仿真测试对悬浮系统适应性进行验证,并对转向架在缓和曲线上的运行状态进行仿真,得到车辆主要构件的位置变化趋势,并与采用此种转向架的唐山试验线车辆实测数据进行对比。结果表明,所建立的单转向架虚拟样机模型合理,可作为该型列车整车运动学与动力学的建模和仿真基础。     

高速磁浮列车主动悬浮与导向的2-DOF控制

为了满足高速磁浮列车动力学与控制系统稳定的要求,提出主动悬浮与导向的2-DOF控制解决方案。从车辆动力学与控制角度分析,电磁悬挂主动控制稳定的主要影响因素是系统刚度、非结构摄动和模态截取误差,其中非结构摄动程度取决于轨道几何变化和动力学与控制系统的刚度;利用ADAMS与MATLAB协同平台,提出基于单轨正交模型的主动悬浮与导向LQG控制器设计方法。对比仿真表明:1-DOF主动悬浮控制对点头和摇头摄动敏感,而2-DOF主动控制则能够适应竖曲线和平曲线轨道高速运行。在400 km.h-1单转向架模型曲线轨道运行仿真中,2-DOF主动控制的鲁棒稳定性得到了综合验证。     

摆式列车可控径向转向架建模及动力学仿真

建立了摆式车辆系统动力学模型，采用数值仿真方法研究了摆式列车曲线通过时径向转向架的动力学性能。仿真结果表明，摆式列车以高于常规列车30％的速度通过曲线时，采用迫导向径向转向架能有效降低轮轨磨耗和改善动力学性能，主动控制径向转向架能达到与迫导向径向转向架相近的效果，两者的曲线通过性能均比无导向和自导向径向转向架好，且具有较高的非线性临界速度。可控径向转向架能方便地调整径向增益，且在作动器卸荷后具有与自导向径向转向架一样的性能。     

跨坐式单轨车辆导向轮受力仿真分析研究

跨坐式单轨车辆的转向架和轨道梁与其他轨道交通系统不同,因而其动力学问题具有自身特点。特别是在车辆的曲线通过性方面,导向轮的受力情况是评价其运行稳定性的主要指标。运用动力学仿真软件Simpack建立了车辆仿真模型,分析得出导向轮在不同速度、不同轨道半径下的受力情况,并拟合出了导向轮的受力公式。     

大风灾害引起的货物列车脱轨全过程分析

针对货物列车在大风灾害下的安全运行问题,基于列车-轨道系统空间振动计算模型及列车脱轨能量随机分析理论,提出大风灾害下列车脱轨全过程计算方法。以我国常见的大风灾害为对象,计算运营速度下货物列车在8~10级大风环境中的脱轨全过程,对脱轨机理、轮轨几何接触状态及轮轨相对位置进行分析。研究结果表明:大风灾害引起的列车-轨道系统输入能量的增加是导致货物列车脱轨的主要原因;随着风速及车速的增大,系统输入能量随之增加,转向架与钢轨的横向相对位移增大明显,但转向架摇头角变化较小;另外,曲线线路上列车横向振动更加剧烈,其中转向架与钢轨横向相对位移及转向架摇头角均大于直线上的相应值,其最大分别为87.3 mm和4.59°。上述机理及数据可为列车车轮脱轨掉道检测装置提供参考,确保列车在脱轨瞬间及时停车。     

重载机车曲线工况下耦合连杆的载荷分析

分析了曲线工况下转向架径向机构的受力情况。首先根据DF8B内燃机车径向转向架的力学简化模型,推导出曲线工况下耦合连杆的受力公式,然后利用多体动力学软件SIMPACK建立了DF8B内燃机车的动力学模型并进行动力学仿真分析,通过仿真结果对理论公式进行验证。在此基础上,研究了运行线路的曲线半径、外轨超高、机车运行速度、轨道不平顺、机车车轮轮径以及转向架结构参数对耦合连杆载荷的影响。结果显示,机车运行速度每增加20 km/h,连杆载荷大约增加25~30 k N,连杆偏距分别增大10%、20%时,连杆载荷分别减小8.8%和16.5%。     

基于虚拟样机的磁悬浮列车悬浮系统建模及仿真

为避免建立微分方程描述磁悬浮列车动力学问题的困难,利用ADAMS和Matlab软件建立了CMS-03型磁悬浮列车的虚拟样机模型,介绍了悬浮系统的建模方法和理由。所建的列车虚拟样机模型能顺利通过按照长沙试验线建立的轨道曲线,悬浮电流的变化也与试验测量结果一致,说明悬浮系统的建模方法是合理的。该模型为改进控制算法、验证列车动力学分析结果提供了一个良好的仿真平台。     

城轨列车铰接式转向架方案及其动力学性能研究

介绍了城轨列车铰接式转向架基本结构组成,建立了5联单元车组的动力学模型,利用SIMPACK多体动力学仿真软件对单元车组进行了运行安全性、稳定性、平稳性和曲线通过性能分析。仿真分析结果表明,城轨列车铰接式转向架具有良好的动力学性能,能满足城市轨道交通车辆的运行要求。