基于特征根的跨坐式独轨车辆的稳定性分析

建立了跨坐式独轨车辆的横向动力学方程 ,并在该模型中考虑了所有轮胎的径向刚度以及走行轮胎的侧偏效应和纵向滑转 .根据动力学方程的特征根分析了跨坐式独轨车辆转向架的运动稳定性 .分析结果表明跨坐式独轨车辆的转向架存在不稳定的蛇行运动 ,其临界速度取决于转向架本身的结构及参数 .特征根分析还表明 ,只有当导向轮胎和稳定轮胎同时贴靠轨道并且其径向刚度要达到一定的数值时 。

跨坐式独轨车辆动力学模型及仿真

采用线性化的轮胎模型建立跨坐式独轨车辆的动力学方程。模型考虑走行轮的径向刚度、侧偏效应和纵向滑转,对导向轮和稳定轮则考虑其径向刚度和侧偏效应。用面向对象的建模方法,应用MATLAB/Simulink软件,编制跨坐式独轨车辆动力学图形化仿真程序。通过仿真分析跨坐式独轨车辆通过曲线和轨道梁错接头时的响应特性表明,导向轮胎和稳定轮胎的预压力大小对跨坐式独轨车辆的稳定性、安全性以及平稳性等有着重要的影响。讨论确定导向轮和稳定轮合理的预压力的方法,给出初始加紧力具体数值。

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。

一种基于转速反馈的独立轮对的主动导向控制方法

采用左、右轮转速差作为反馈量,对独立轮对的摇头量进行主动导向控制,并研究控制的效果。研究表明:如果仅使用左、右轮转速差作为反馈量,只能使轮对达到纯滚线位置;但在经过补偿速度和轨道曲率的信息后,能使轮对达到线路中心位置。采用转速差反馈主动导向控制后,系统的稳定性会发生变化,反馈增益的稳定区域随着速度增大而减小,补偿速度和轨道曲率信息不会改变控制增益的稳定区域。仿真分析表明这种主动导向控制方法所需要的功率很小。这种方法的反馈量,即左、右轮对转速差可以通过测量车轮的转速而获得,因而这种主动导向控制方法具有显著的实用价值。

货车转向架动力学参数测试台研究与试验

货车转向架动力学参数测试台是我国第一个对货车转向架结构参数 ,特别是对抗菱刚度进行准确测定的专用试验台。该参数测试台由基础钢结构滑动平台、两通道液压伺服加载系统和采用虚拟仪器技术构成的计算机测试系统 3部分组成。其测试原理是将组装状态的转向架或其轮对固定在滑动平台上 ,然后控制两个液压激励器使滑动平台产生平动或转动 ,强迫转向架各部件之间或转向架与车体之间产生相对位移 ,根据传感器测得的转向架各部件的位移 ,以及激励器的作用力 ,计算出转向架的各种动力学参数。根据抗菱刚度的理论定义 ,探讨了三大件式转向架抗菱刚度在参数测试台上的测试方法和计算公式。介绍了参数测试台的首次应用。借助于参数测试台的试验验证 ,使一种新开发的 2E轴低动力作用货车转向架取得了较好的动力学参数 ,并一次通过了线路试验考核。该动力学参数测试台为我国货车转向架的设计制造提供了一种新的试验手段。

1:5滚动实验台轮轨力连续测量系统

轮轨作用力是评价铁道车辆安全性的主要指标.针对1∶5小比例滚动实验台,开发了轮轨力连续测量系统.首先使用有限元分析和应变实验,得到小比例轮对的最佳测点位置.根据测点的应变输出特性,提出小比例滚动台的轮轨力连续测量方案:轮轨横向力采用轮测法测量,再结合轴测法测量轮轨垂向力.在横向力测量中,一侧车轮采用简易余弦桥,另一侧车轮采用直流桥.研制了小比例测力轮对,静态试验结果说明简易余弦桥的测试精度较高.论文最后给出了1∶5滚动实验台轮轨力的测量结果.

踏面等效斜率计算方法的比较

等效斜率的概念来自轮对的蛇形运动,它反映了轮对几何蛇形运动的波长。等效斜率通常根据左、右车轮滚动半径差随轮对横移量变化的函数(RRD函数)计算得到。介绍了几种根据RRD函数计算踏面等效斜率的原理和公式,包括UIC 519积分法、简谐线性法、以及概率法等。通过算例比较了等效斜率各种算法之间的差异,并与时域仿真的结果进行了对比。结果表明:由UIC 519积分法和简谐线性法计算得到的等效斜率与时域仿真的结果最接近。

单轴轮胎走行部APM车辆的动力学性能

考虑走行轮胎的侧偏效应和滤波效应,使用线性轮胎模型建立了中央导向的单轴轮胎走行部自动导向捷运系统（APM）车辆的动力学方程和Simulink仿真模型,并仿真分析了导向轮与导向轨不同接触状态对APM车辆的曲线通过性能和运行平稳性的影响.仿真结果表明：导向轮设置初始预压力不会明显改善曲线通过性能,但会显著恶化APM车辆的横向平稳性;导向轮与导向轨的间隙增加了通过曲线时走行轮的侧偏力和导向轮的导向力.综合考虑曲线通过性能和横向平稳性,导向轮与导向轨之间应留间隙,但需要控制在0～5 mm.

劳尔有轨电车的导向特性

劳尔有轨电车是一种依靠轮胎走行、钢轮导向的新型有轨电车。介绍了劳尔有轨电车动力走行部和拖动走行部的结构,分析了其导向机理:设置于走行轮前方的导向轮和导向杆迫使走行轮胎产生了偏转角,由此产生的侧偏力迫使车辆沿着轨道运行。使用线性化的轮胎模型建立了动力走行部和拖动走行轮的动力学方程,发现劳尔有轨电车的导向运动类似一个有阻尼的单摆运动。导向运动的频率取决于走行轮胎的侧偏刚度和导向杆长度,运动的阻尼比取决于走行轮胎的侧偏刚度、导向杆长度和前进速度。导向杆长度是影响导向性能的关键参数,对导向的稳定性有着重要的影响。

自调节独立车轮走行部的动力学性能

自调节独立车轮走行部具有依靠重力刚度使车轮回复到径向位置的能力。建立自调节独立车轮走行部的运动方程,并采用踏面斜率的泰勒级数对重力复原力的表达式进行简化。自调节独立车轮轮副的摇头运动类似于单摆,其频率取决于接触点的踏面锥度。为衰减轮副的摇头运动,需设置一附加阻尼,阻尼比要达到0.5。提高自调节独立车轮的复位能力,需要车轮踏面具有较高的锥度,使用接触角踏面反推法设计了适合于自调节车轮走行部的踏面,建立相应的车辆横向动力学简化模型。仿真分析表明,自调节车轮走行部具有理想的通过曲线性能。

动车转向架构架齿轮箱吊座应变疲劳寿命研究

上海地铁1号线动车在使用几年后其转向架构架齿轮箱吊座就开始产生裂纹。根据裂纹萌生部位的线路实测应力,采用应变疲劳寿命分析方法对构架齿轮箱吊座进行了疲劳寿命计算。缺口疲劳系数是影响疲劳寿命的主要因素。

货车转向架动力学参数测试台研究

介绍了我国第一个货车转向架动力学参数测试台的结构组成和试验原理 ,探讨了在参数测试台上三大件式转向架抗菱刚度等参数的测试方法 ,并使用参数测试台对 2E轴低动力作用货车转向架的抗菱刚度等参数进行了试验测定 .

高跨立体有轨电车的结构设计方案和动力学性能

高跨立体有轨电车是一种新型的轨道交通车辆,它运行在小汽车之上、高架桥和立交之下的道路空间,车体下部可让小汽车通行。给出了高跨立体有轨电车的一种实现方案:走行部采用独立车轮轮座结构,车体支撑在4个向内倾斜的走行部之上,车体的重心远低于空气弹簧的支撑面高度,形成被动摆结构;在走行部和车体之间设置横向拉杆以增加了结构的抗侧倾性能。建立了高跨立体有轨电车的动力学模型,仿真分析了立体有轨电车的曲线通过性能和运行平稳性。仿真结果表明:高跨立体有轨电车具有良好的曲线通过性和运行平稳性,其结构设计方案可行。

简谐激励下轮轨非稳态滚动接触的蠕滑力特性

轮轨非稳态滚动接触是指接触斑内的质点在滚动接触过程中,接触斑的外形和其他参数产生快速变化的过程,这时运动波长L与接触斑纵轴半径a处于同一数量级。本文使用Kalker三维滚动接触理论计算轮轨蠕滑率、法向力、钢轨轨面接触几何简谐激励时的非稳态蠕滑力,并与由稳态滚动接触理论计算的结果进行比较。其结果表明:在小蠕滑状态下,非稳态滚动接触的蠕滑力随L/a(简称波长比)的增长而产生明显的幅值衰减和相位滞后。在蠕滑率和钢轨轨面接触几何简谐激励时,非稳态蠕滑力的变化规律可用波长比L/a的传递函数描述,而法向力情况却不能。对于短波波磨等非稳态滚动接触行为,应使用非稳态滚动接触理论进行分析。

货车转向架抗菱刚度测试方法的研究

讨论了在参数测试台上三大件式货车转向架抗菱刚度的直接和间接测试方法,并使用货车动力学参数测试台对2E轴低动力作用货车转向架的抗菱刚度进行直接和间接测量,试验结果表明两种方法测量结果相同。

基于虚拟仪器技术的铁道车辆平稳性测量仪

介绍采用LabVIEW软件、SCXI设备及计算机构成的应用于现场测试的便携式铁道车辆平稳性测量仪。

铰接式高速客车抗侧滚稳定器参数的研究

衡量车辆抗侧滚能力的主要指标是柔性系数,影响柔性系数的主要原因是车辆悬挂系统的刚度,采用抗侧滚稳定器是提高车体的侧滚刚度有效方法。本文根据满足柔性系数的原则,分析了铰接式高速客车车组所需要的附加抗侧滚刚度,并根据铰接式车组中车辆与转向架的支承特点,得到每节车辆所需要的附加抗侧滚刚度,并提出了铰接车组中抗侧滚稳定器的分布位置。

独立车轮耦合转向架耦合机构的一种实现

介绍了独立车轮耦合转向架及其耦合刚度的选择,提出了耦合机构的一种实现方案,并给出了耦合机构的刚度公式。

铁道客车车体垂向弹性对运行平稳性的影响

建立了包含结构阻尼的铁道车辆垂向刚柔耦合动力学模型。运用该模型,采用基于虚拟激励法的快速平稳性算法,研究铁道客车车体弹性对运行平稳性的影响。研究表明,当车体弹性低至一定数值时,将导致车体强烈振动。运行速度越高,对车体的刚性要求越高。运用本文方法,可以获得运行平稳性对车体垂向一阶弯曲频率的要求。在算例中,当车体的垂向一阶弯曲频率达到10 Hz以上时,车体弹性对平稳性的影响不大。研究还表明,当车体弹性较低时,提高车体结构阻尼和一系垂向阻尼系数,一定程度上可以抑制车体的弹性振动。