A closed-loop dynamic simulation-based design method for articulated heavy vehicles with active trailer steering systems

This paper presents a closed-loop dynamic simulation-based design method for articulated heavy vehicles (AHVs) with active trailer steering (ATS) systems. AHVs have poor manoeuvrability at low speeds and exhibit low lateral stability at high speeds. From the design point of view, there exists a trade-off relationship between AHVs’ manoeuvrability and stability. For example, fewer articulation points and longer wheelbases will improve high-speed lateral stability, but they will degrade low-speed manoeuvrability. To tackle this conflicting design problem, a systematic method is proposed for the design of AHVs with ATS systems. In order to evaluate vehicle performance measures under a well-defined testing manoeuvre, a driver model is introduced and it ‘drivers’ the vehicle model to follow a prescribed route at a given speed. Considering the interactions between the mechanical trailer and the ATS system, the proposed design method simultaneously optimises the active design variables of the controllers and passive design variables of the trailer in a single design loop (SDL). Through the design optimisation of an ATS system for an AHV with a truck and a drawbar trailer combination, this SDL method is compared against a published two design loop method. The benchmark investigation shows that the former can determine better trade-off design solutions than those derived by the latter. This SDL method provides an effective approach to automatically implement the design synthesis of AHVs with ATS systems.     

提速车辆转向架橡胶球铰刚度分析

根据提速客车转向架橡胶球铰的结构特点，结合橡胶的本构模型及相关系数，利用ABAQUS软件对其径向刚度、轴向刚度、偏转刚度和扭转刚度进行了分析，并将计算结果和试验结果进行了比较。结果表明：计算结果和试验结果具有较好的一致性，利用有限元分析能指导橡胶球铰及同类产品的结构设计。     

Scott变压器内部故障暂态仿真模型

结合Scott变压器接线原理与基本方程，建立了由2个单相变压器组成的Scott变压器的内部故障仿真模型，分析了故障发生时单相变压器各端口电压同三相电源之间的关系，仿真计算了其内部故障电流及励磁涌流。     

基于多电平变频器的有源电力滤波器

含独立电源的级联H桥多电平变频器具有每个H桥单元结构相同、易于实现模块化设计等优点，因而在无功补偿和有源电力滤波器等领域有广泛的应用前景。在并联有源电力滤波器（APF）系统中，由于直流侧不需要提供有功功率，可充分利用级联多电平变频器的优势及载波相移PWM技术良好的谐波传输特性。提出了一种基于多电平变流器的并联APF系统的电路拓扑结构，并在交直流控制策略和系统参数设计方面进行了分析。仿真和实验结果表明，此系统动态响应速度快、补偿性能良好，验证了理论分析的正确性和实验系统的可行性。     

牵引供电系统混合有源电力滤波器的仿真研究

为了抑制电气化铁道产生的谐波污染,本文采用了一种新型混合有源电力滤波器的拓扑结构,并分析了这种新型拓扑结构的工作原理及滤波特性.通过MATLAB仿真,验证了新型混合有源电力滤波器的滤波特性.仿真结果表明这种新型混合有源电力滤波器具有优良的滤波性能.     

客车寿命周期成本模型研究

依据IEC300-3-3《寿命周期成本分析》标准中有关寿命周期成本分析的基本原理，以25型客车为对象，采用成本项目建模方式，建立了其寿命周期成本模型。运用该寿命周期成本模型，可为客车的设计、生产、销售及维修决策提供经济性依据。     

考虑疲劳损伤约束的车辆焊接结构轻量化设计

针对车辆焊接结构轻量化与疲劳寿命问题,提出考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计方法.采用国际焊接学会(IIW)的焊接接头与部件的疲劳设计评估标准,基于迈纳尔损伤累积理论,预测焊缝的疲劳累积损伤;以结构质量最小为目标,在应力、位移等常规约束基础上,加入焊缝疲劳累积损伤约束,建立了车辆焊接结构的轻量化模型.研究基于有限元分析的结构轻量化优化设计策略,采用试验设计方法对设计空间合理抽样,以样本数据建立近似响应模型,采用数值优化算法寻优,提高复杂工程问题优化计算的效率.利用该方法对某焊接构架进行了考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计,采用均匀设计法对14个设计变量进行50次试验,以样本数据及响应值建立径向基神经网络近似模型,采用序列二次规划算法进行优化设计,质量减轻12.5%.对实例的计算证明该方法的可行性与实用性.     

基于CarSim自适应巡航控制建模与仿真

文章首先利用模糊法则建立能够反映驾驶员反应时间的隶属度函数,并根据制动过程理论建立安全距离模型,通过安全距离模型建立期望加速度模型。然后分别建立加速和制动模型,在此基础上制定控制模式转换策略,基于PID算法设计巡航控制器。最后在Matlab/Simulink和CarSim联合仿真环境中验证所设计的控制系统的有效性。     

槽型轨道清洁车行进速度和滚刷转速关系研究

针对现代有轨电车轨道清洁的需求、国内外清洁车发展现状以及槽型轨的特殊结构,介绍一款多功能槽型轨道清洁车,简要介绍清洁车的结构组成和工作原理。建立清洁车行进速度和滚刷最小转速的数学模型,并通过虚拟样机的方法,以块状颗粒模拟污物,对3种清洁车行进速度和其相应的最小滚刷转速,进行滚刷对污物的清扫仿真实验,并分析滚刷转速和清洁车行进速度2个因子的影响。实验证明,使用该数学模型可以使滚刷转速和清洁车行进速度相匹配,当清洁车行进速度在14~30 km/h,滚刷转速n在100 r/min以上时,颗粒抛射高度较高,对槽型轨清洁效果较好。     

双轴汽车模型下某车型的振动分析

将双轴汽车多自由度模型简化成四自由度的平面模型,忽略了车轮部分质量及刚度的影响。把质量m的车身等效的分解为前后轴以及质心C上的三个集中质量m2f、m2r及m2c,这三个质量由无质量的刚性杆进行连接。分析在该模型下振动输入对车身垂直和俯仰运动的影响,重点研究在有阻尼情况下双轴汽车模型的偏频和振型分析。