悬挂式单轨车辆曲线通过性仿真研究

针对悬挂式单轨车辆曲线运行平稳性和舒适性容易受到线路设计因素影响的特点,采用虚拟样机仿真平台对其曲线通过性进行了研究。首先,较系统的分析了悬挂式单轨车辆的结构及其特点;在此基础上建立了模拟悬挂式单轨车辆橡胶轮胎的轮胎模型;然后,参照悬挂式单轨车辆单节完整的拓扑图建立动力学仿真模型;最后,进行了典型工况下的悬挂式单轨车辆的仿真分析。结果显示,在曲线通过安全限速内,导向轮受力随着车辆速度的增加几乎呈线型增长;而随着曲线轨道距离的增大导向轮径向受力基本保持不变。不同曲线半径工况下,曲线通过平稳性预测结果:垂向平稳性指标最大值为2.24,横向平稳性指标最大值为2.15,二者数值均在我国国家标准《铁道车辆动力学性能评定和实验鉴定规范》(GB/T 5599-1985)规定的平稳性等级2.5以内;垂向最大加速度为0.64 m/s2,横向最大加速度为0.45 m/s2,轮重减载率最大值为0.56,均符合国际联盟颁布的《铁路运输国际标准》(UIC 505)规定。表明利用虚拟样机技术仿真平台建立的单轨车辆模型能够较好的应用于车辆的曲线通过性的评价,并能进一步应用于后续运行特性研究当中。     

侧向风作用下跨座式单轨车辆运行平稳性研究

 针对侧向风作用下跨座式城市单轨车辆的运行平稳性问题,利用多体动力学软件Adams 建立跨座式单轨车辆“车体-轮胎-轨道梁”耦合系统动力学模型,基于空气动力学原理,研究了侧向风风压中心随着车辆运动过程的变化情况,并对不同车速、风速、轨道梁线形下跨座式单轨车辆在侧向风作用时的运行平稳性进行仿真计算和对比分析,结果表明,车速和风速的变化对在侧向风条件下的跨座式单轨车辆横向加速度影响很大,会进一步影响车辆的运行平稳性,且当车速或风速过大时,车辆不满足平稳性指标,会发生失稳现象。     

横风激扰下的跨座式单轨车辆运行平稳性分析

对横风激扰下的跨座式单轨车辆的运行平稳性进行分析.首先,分别采用瞬态中国帽风载模型和非定常随机风载模型模拟动态风场,建立跨座式单轨车辆动力学模型,并将两种风载模型作为外部激励分别施加到车辆上.其次,采取数值仿真方法,分析不同车速、风速、合成风向角的跨座式单轨车辆在横风作用时的动力响应.最后,对车辆运行平稳性进行评估,计算限值下的临界安全风速,得到横风激扰下跨座式单轨车辆运行的安全区域.结果表明:车速、风速和合成风向角对跨座式单轨车辆的运行平稳性有显著影响;当车速和风速过大时,车辆会发生失稳现象.     

曲线段车速和轨距对悬挂式单轨车辆导向力影响研究

结合悬挂式单轨车辆的结构特点,采用多体动力学理论建立了动力学仿真模型,分析计算了曲线段车速和轨距对悬挂式单轨车辆导向力的影响.结果表明:列车通过曲线段时,车速对车辆导向力影响明显,导向力与速度基本呈线性关系;轨距对车辆导向力影响不明显,工程设计时应尽量考虑不加宽轨距.     

100％低地板轻轨车辆动力学性能及悬挂系统故障分析

利用特定设计的独立车轮踏面和50 kg钢轨匹配的轮轨关系,基于SIMPACK软件建立了100%低地板轻轨车的多体动力学模型,采用优化后的悬挂参数,分析了空重车工况下车辆的动力学性能,同时考虑了五种悬挂系统故障工况对轻轨车辆运行平稳性和安全性的影响.结果表明,此种100%低地板车在通过小半径曲线时需将速度降至10 km/h以下,悬挂系统故障会不同程度影响低地板车的动力学性能,尤其二系垂向悬挂系统故障对的垂向平稳性指标和横向平稳性指标均有较大影响,对运行安全性指标也有较大影响.     

单轴转向架跨座式单轨车辆悬挂系统参数优化分析

为了改善单轴转向架跨座式单轨车辆的曲线通过性能,对单轴转向架跨座式单轨车辆的结构及运行机理进行分析;运用SIMPACK动力学仿真软件,建立单轴式单轨车辆动力学仿真模型;然后,通过Isight多目标优化软件对单轴式单轨车辆悬挂系统参数进行灵敏度分析,得到车辆过弯时对导向力矩和走行轮侧偏力影响较大的参数;最后,以导向力矩与走行轮侧偏力为目标,采用改进型遗传算法进行多目标优化研究.结果表明:优化后单轴式单轨车辆的导向力矩比优化前减少了3.67%,走行轮侧偏力比优化前减少了6.30%,在一定程度上改善了单轴转向架跨座式单轨车辆的曲线通过性能.     

悬挂式单轨车辆悬挂参数优化研究

以陕西韩城悬挂式单轨交通一号线车辆为研究对象,分析了悬挂式单轨车辆的结构特点及走行原理,并基于多体动力学理论,利用计算机仿真软件建立了具有66自由度的悬挂式单轨车辆动力学模型.为了体现橡胶走行轮的非线性特征,走行轮采用了Pacejka模型.结合悬挂式单轨车辆与传统铁道车辆的区别,通过仿真计算,对车辆的悬挂参数进行了优化,并提出了悬挂参数的取值建议,为国内悬挂式单轨交通的车辆选型及工程建设提供了重要的参考依据.     

基于高速铁路60N钢轨的车辆动力性能比较

为比较高速铁路60 N钢轨与不同车轮型面匹配时的车辆动力性能,首先基于空间轮轨接触几何算法分析不同工况下的轮轨接触几何关系,接着基于车辆/轨道耦合动力学模型,对不同工况下车辆运行平稳性及车辆曲线通过性能等进行仿真分析,数值计算中,主要考虑LM,LMA和S1002 3种车轮型面和轨距由1 433 mm变化到1 437 mm的工况。计算结果表明:60 N钢轨与不同车轮型面匹配时,其轮轨接触几何关系和车辆动力性能差异较大;LMA的车辆运行平稳性最好,但曲线通过能力较差,容易发生轮轨侧磨,S1002的车辆运行平稳性最差,但曲线通过能力最好,较容易发生轮轨垂磨;60 N钢轨与不同车轮型面匹配时,应从静态轮轨接触几何关系和动态车辆轨道相互作用2个方面综合评价。     

跨坐式单轨车耦合转向架的径向机理及参数影响

建立了跨坐式单轨车辆耦合转向架稳态曲线通过理论模型,推导了耦合转向架的径向调节机理,并推导出径向条件所需耦合参数的计算公式。建立了带有耦合转向架的跨坐式单轨车辆动力学模型,仿真了耦合转向架的曲线通过性能并验证了耦合转向架的径向调节能力,同时分析了耦合参数对耦合转向架径向调节能力及曲线通过性能的影响。研究结果表明:最佳耦合回转刚度仅与车辆结构参数及二系纵向刚度相关,合理选取耦合回转刚度可以使耦合转向架在二系悬挂系统和耦合机构的共同作用下,在圆曲线上自动达到径向位置,此时最大导向轮径向力明显减小,车辆的曲线通过安全性得到显著提高;耦合横向刚度对摇头角稳态值的影响很小,但耦合横向刚度的存在会恶化转向架在缓和曲线上的动力学性能。     

轨道客运车辆山区小半径曲线通过性能分析

为了解决山区小半径曲线下车辆运行安全性低、平稳性差等问题,基于车辆轨道耦合动力学建立某型轨道客运车辆动力学模型;给出线路参数方程及车辆动力学方程,并对其进行仿真计算,分析曲线半径、缓和曲线长度、欠超高等山区工况曲线几何参数对轨道客运车辆通过性能的影响.研究结果表明:在一定范围内,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率等曲线通过性能指标均随着圆曲线半径、缓和曲线长度、欠超高的增大而有明显的降幅,车辆曲线通过性能增强,安全性和平稳性提高.     

基于城市干道的纯电动汽车多目标优化

纯电动汽车技术逐渐成熟,在城市工况中行驶也不断增加。为提高纯电动汽车在城市工况下的运行效率。研究某纯电动汽车在城市双向四车道交叉口场景下四种运行轨迹的安全、节能、舒适多目标问题,建立纯电动汽车安全、节能、和舒适多目标数学模型,并结合Advisor2002中的美国城市驱动工况(CYC_UDDS)仿真验证整车性能参数的影响,利用含有精英策略的NSGA-Ⅱ算法对车速、加速度、总加权加速度均方根值等约束条件下进行优化,得到最优解。结果表明,该多目标函数很好兼顾了纯电动汽车安全、节能、舒适性,提出了纯电动汽车在双向四车道交叉口下的最优运行轨迹和最佳道路宽度,为纯电动汽车检测提供了一种依据。     

苜蓿叶立交集散车道内车辆运行速度特征分析

为了确定高速公路苜蓿叶立交集散车道车辆运行速度特征和速度值,确保车辆在集散车道上运行协调可控,使车辆在行驶时能够安全运行。采用雷达测速仪对集散车道各出入车辆运行速度进行实地采集,选取互通立交集散车道特征点处自由流状态下车辆速度作为分析样本,建立主线车辆通过集散车道驶出高速和相交高速车辆通过集散车道驶入主线的速度运行曲线。结果表明:车辆通过集散车道进入出口匝道1,整个车辆运行过程中处于减速状态,从分流点到鼻端减速较慢;而从鼻端到第一个出口车辆减速较快。车辆通过集散车道进入出口匝道2,车辆先减速后匀速,到达交织区时再次减速,最后驶入匝道。车辆从入口匝道1进入集散车道,车辆以较为稳定的加速驶入主线。车辆从入口匝道2进入集散车道,先以较大的加速行驶,后缓慢加速驶入主线。可见,车辆通过集散车道出入高速公路运行速度呈现出规律性。通过对车辆运行速度分析,对集散车道车辆的交通安全防控和规范的完善有着重要价值。     

跨坐式单轨车辆的临界侧滚角 任利惠， 季元进

跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力显著地受到稳定轮和导向轮与轨道接触状态的影响.当转向架一侧的稳定轮离开轨道梁侧面时,跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力将大大降低.建立了跨坐式单轨车辆的侧倾方程,推导了跨坐式单轨车辆柔性系数的计算公式,分析了稳定轮和导向轮与轨道接触状态对浮心高度和柔性系数的影响.提出使用车体临界侧滚角来衡量跨坐式单轨车辆抗倾覆能力的变化.推导了跨坐式单轨车辆的临界侧滚角的计算公式,并使用UM软件动力学仿真验证了上述公式的准确性.依据临界侧滚角讨论了稳定轮预压力合理的设置数值.当稳定轮预压力已设定时,在保证车辆具有良好的抗倾覆能力前提下,应对曲线通过设定最高限速和最低限速.     

基于贝塞尔曲线的智能商用车换道避障轨迹规划

智能车辆的安全避障是实现自动驾驶技术的基础,针对智能商用车高速行驶中的避障问题,建立相应的避障策略,结合高速公路实际工况,对智能商用车的换道避障轨迹进行规划,分为路径规划与速度规划两方面。基于车辆的横向稳定性,结合鱼钩实验得到商用车高速转向时路径曲率的最大值,提出基于贝塞尔曲线的轨迹规划算法,对曲率进行约束,利用遗传算法选取最优避障路径。并基于车辆安全距离模型确定避障车速,规划出一条满足动力学约束以及瞬态侧翻阈值约束的避障轨迹,利用Trcksim软件对避障轨迹的可行性进行验证,结果表明智能商用车能够安全、高效的进行换道避障。     

高速公路弯道换道决策及运动规划优化

弯道换道决策及运动规划算法主要影响自动驾驶汽车的安全性和操纵稳定性。针对高速公路弯道换道场景决策的安全性和行驶效率不够高的问题,提出新的基于主车相对前车的驾驶不满意度的决策算法。为了提高运动规划算法实时性,采用路径-速度解耦框架进行主车换道轨迹规划。对于路径规划,选择五次多项式曲线,采用考虑安全、舒适和高效性的4个换道路径评价指标,实现最优路径规划。对于速度规划,结合动态规划与二次规划优化获取平滑速度规划曲线。仿真结果表明基于驾驶不满意度的换道决策模型能选择更高效和安全的行驶方式。在典型的主车换道场景,主车最大质心侧偏角,最大横摆角速度的数值均小,表明换道轨迹规划算法能确保主车换道的安全性和操纵稳定性。     

非线性复合式悬架系统设计

针对装有油气悬架的车辆在实际应用中所面临的可靠性问题,提出了一种以油气悬架和螺旋弹簧共同作用提供弹性力的复合悬架.结合一种越野车悬架系统参数,给出了复合悬架刚度参数的匹配方法,对复合悬架和油气悬架系统的工作压力、载荷特性及刚度特性进行了对比,并通过仿真进一步对比了其平顺性评价指标.结果表明,复合悬架与油气悬架相比,在降低系统压力,提高可靠性的同时,保证了良好的越野平顺性,更适合于越野车辆.