五转向架城轨磁浮车辆动力学问题的研究

在分析城轨磁浮车辆运动规律的基础上，利用Catia及ADAMS软件，通过合理简化，建立了五转向架城轨磁浮车辆的动力学虚拟样机模型.基于上述模型，进行了两种工况的数值仿真，仿真结果与理论结果吻合较好，验证了模型的正确性.讨论分析了空气弹簧刚度与阻尼对车辆平顺性的影响.本文为五转向架城轨磁浮车辆的进一步研究奠定了基础.     

低速城轨磁浮车辆的耦合动力学仿真研究

在建立五转向架城轨磁浮车辆动力学模型的基础上,首先进行考虑侧风和行驶风阻的车辆直线加速工况仿真,给出重要构件的受力和变形特征;然后开展5种不同侧风时车辆加速过程的仿真分析,比较不同风速时,牵引拉杆和抗侧滚梁吊杆等构件的受力规律。在仿真结果分析的基础上,指出了五转向架城轨磁浮车辆设计时应注意的一些问题。     

基于动力学的中低速磁浮转向架载荷特性分析

通过分析中低速磁浮车辆走形机构结构原理,对磁浮车的悬浮控制模块进行合理简化,利用SIMPACK动力学仿真软件,建立中低速磁浮车辆动力学仿真模型,对车辆在各工况下的载荷特性进行分析,并提出影响车辆动载荷特性的关键点,为磁浮车走形机构的参数优化提供理论依据。     

高速磁浮轨道梁行车时的垂向动力响应仿真分析

上海磁浮运营线跨径为24.768m的轨道梁有单跨简支、简支变连续、双跨连续三种结构体系,运用有限元软件ANSYS分析了高速磁浮单跨简支轨道梁、双跨连续轨道梁的自振特性,并分别对其在车辆行驶过程中的垂向动力响应进行了仿真分析,从而得到轨道梁在磁浮车辆不同行驶速度下的垂向动力时程响应.数值模拟可为高速磁浮车桥耦合振动研究提供参考依据.     

新型中低速磁浮车辆振动传递特性研究

随着磁悬浮技术的飞速发展,一系列问题随之而来,其中磁悬浮车辆的振动问题是无法忽视。为了优化某新型中低速磁悬浮车辆的振动传递问题,本文建立了新型中低速磁悬浮车辆刚柔耦合模型;考虑车体弹性模态,采用扫频激励法,研究了磁浮车辆在不同激励模式下,在不同的振动传递路径下,车辆悬挂参数以及车下设备悬挂参数对振动传递的影响,以及有源设备振动对车体振动的影响,并分析了新型中低速磁浮车辆的动力学表现;结果表明,新型中低速磁悬浮车辆主要振动频率有2.6 Hz, 9.2 Hz、12.1 Hz和17.4 Hz等;优化垂向减振器阻尼等悬挂参数能够较好地抑制车体振动以及获得更好的动力学性能表现,减小车下设备悬挂刚度可以抑制车下有源设备的振动传递。     

考虑柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学响应分析

为研究柔性轮对对高速列车动力学性能的影响，采用刚柔耦合动力学仿真方法，基于CRH380高速列车模型建立了柔性轮对结构条件下的车辆—轨道刚柔耦合动力学模型。分析了轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用及通过性指标。仿真结果表明，在车速300 km/h时，两模型在动力学指标上具有明显差异，主要表现在柔性轮对车辆模型轮轨垂向力幅值及轮重减载率幅值都低于全刚性体车辆模型，车辆振动加速度、脱轨系数及轮轴横向力波形结果差距较小。     

电磁悬浮型高速磁浮车-岔垂向动力响应

从车辆构造特点出发,建立电磁悬浮（EMS）型高速磁浮车辆悬浮架、悬浮电磁铁链式结构动力学模型,并引入基于状态观测器的悬浮控制算法。结合反映道岔结构特征及动力特性的有限元模型,建立车-岔系统动力响应分析模型。仿真结果表明,所提出精细化模型的数值模拟结果与实测数据较为接近。在此基础上,开展了单节和多节编组列车在静悬以及低速和高速通过道岔等多种工况下的仿真试验,分析了不同影响因素下高速磁浮车-岔系统振动特征。仿真和实测结果表明,明确车-岔-悬浮控制之间的参数匹配关系是揭示车-岔相互作用机理的前提和关键。     

基于虚拟激励法的变速行驶车辆振动分析

在虚拟激励法的基础上,建立了人车路垂向动力学模型和道路虚拟输入模型,推导了车辆非匀速行驶的时-空频率关系,得到了车辆非平稳响应的瞬时功率谱,应用Mathematic语言编制了四分之一人车模型的仿真程序,以简化模型为例,考察了变速车辆行驶的平顺性.数值仿真结果表明,虚拟激励法用于求解车辆振动响应,尤其是用于非平稳随机输入下的车辆振动分析,简便快捷,省时省力,能很好地反映汽车乘坐舒适性.     

中低速磁浮车辆S曲线通过参数优化

结合目前中低速磁浮车辆实例进行了列车S曲线通过参数优化分析。建立动力学模型并进行相应简化,利用Simpack多体动力学仿真软件以及Isight辅助优化软件建立联合优化模型。选取空簧水平刚度、长短迫导向拉杆刚度作为优化变量,空簧水平变形及悬浮磁铁横向偏移作为优化目标,悬浮磁铁横向最大偏移量为优化约束,利用NLPQL(序列二次优化)算法进行优化分析。动力学分析表明,参数优化后的车辆性能较优化前有较大改善,已经满足中低速磁浮安全性及稳定性要求。本文论证了中低速磁浮车辆S曲线通过的可行性。同时也为其他工况下的车辆联合参数优化提供了一种研究方法。     

轮轨激励条件下轴箱轴承内圈故障振动特性分析

高速列车运行过程中，轮轨复杂激励会对轴箱轴承的动力学行为产生不可忽视的影响.首先利用UM(universal mechanism)软件建立车辆-轨道动力学模型，在对车辆模型进行稳定性、平稳性和安全性验证的基础上，获取了复杂激励下轴箱轴承所受的垂向、纵向和横向载荷；然后，通过Solidworks软件和ADAMS软件建立了轴箱轴承内圈剥离故障动力学模型，通过与滚振实验台轴箱轴承实验对比，验证了所提模型的准确性.通过动力学仿真分析可知，轴箱轴承故障侧的滚子与内圈接触载荷大于非故障侧与正常轴承，故障侧保持架的振动大于非故障侧与正常轴承，内圈故障冲击加剧了轴承保持架与外圈的质心波动.最后，进一步对比考虑轮轨激励下与定载荷下故障轴承仿真结果发现，受轮轨激励的影响轴承内部各个元件间的接触载荷显著增大，轴承保持架与外圈质心运动轨迹盒维数显著增大.研究成果对揭示实际工况下高速动车组轴箱轴承内部元件振动特性规律具有重要意义.     

路桥过渡段差异沉降引起的动荷载计算分析

路桥过渡段纵断面的差异沉降会引起车辆的振动。通过建立5自由度车辆模型和路桥过渡段几何计算模型,采Newmark-β法进行车辆振动特性分析。结合具体实例计算,结果表明了上桥和下桥时车辆动荷载的变化是一种幅值逐渐衰减的运动,最大动荷截明显大于静荷裁,并且载重对动荷裁的影响很大。因此路面设计时忽略动荷载的影响是不合理的,有必要对车辆动荷载进行深入探讨。     

四轮随机路面激励下的七自由度车辆响应特性

为了研究不同等级道路下车辆动态响应以及轮胎动载荷的变化情况,根据国家路面不平度分级标准,采用滤波白噪声法建立了随机路面时域模型并与标准路面的功率谱密度对比验证模型的准确性。通过四个车轮之间的传递函数建立了四轮随机路面时域激励模型;并以该模型作为不平路面激励,考虑悬架拉伸和压缩状态时的不同阻尼,建立七自由度整车行驶动力学模型。研究了车辆质心垂向加速度、俯仰角、侧倾角以及轮胎动载荷随路面等级的变化情况。结果表明:车辆和轮胎的动态响应随着路面不平度的增加而增加。可见,搭建的整车模型能够很好地反映不同路面下车辆的动态响应,为车路耦合的深入研究奠定基础。     

BP神经网络在车辆制动性能预测中的应用

首先建立了车辆制动过程数学模型,利用该数学模型对JS2310农用运输车的制动性能进行了计算机仿真,并与试验结果进行了比较,表明模型是正确的为进一步提高该车辆制动性能预测的精度,引入了神经网络技术使用BP网络对不同条件下的多次仿真结果进行第一步学习,将数学模型转化为车辆制动性能预测的神经网络模型,再进一步使用整车部分试验结果对已得到的神经网络进行训练,得到最终的预测模型结果表明使用神经网络模型可以提高车辆制动性能预测的精度     

改进YOLOv5的多车辆目标实时检测及跟踪算法

多车辆目标跟踪时间主要花费在车辆检测模块和对每个车辆表观特征提取模块,一般情况下,车辆检测和车辆表观特征提取是在不同的神经网络中进行的,且一张图中的车辆目标越多,对车辆表观特征提取耗费时间的也越多,推理时间也相应变长。针对这一问题,基于经典的Tracking-By-Detection模式,提出一种改进的YOLO模型：在YOLO网络中添加ReID特征识别模块,使YOLO在输出目标位置信息的同时输出目标特征信息,以提高算法的跟踪速度。针对车辆间彼此覆盖的情况,提出一种基于动态IOU阈值的非极大抑制算法,以提高算法的跟踪精度。最后将YOLO输出的信息进行数据匹配,从而实现多目标跟踪。在UA-DETRAC数据集上验证改进模型的有效性,实验结果表明,将YOLOv5网络进行改进后运用在目标跟踪算法中,相对于经典的YOLO+DeepSORT跟踪模型,在车辆密集的情景下平均推理时间减少了17%;在改进后的网络上添加动态IOU阈值非极大抑制,跟踪精度提高了3.9个百分点。改进后的模型有较好的实时性与跟踪准确率。     

12号合金钢组合辙叉单开道岔疲劳裂纹萌生寿命预测

基于有限元分析软件建立12号合金钢组合辙叉单开道岔静、动力学分析模型;基于列车直、侧向过岔的动力仿真结果,确定岔区钢轨疲劳敏感区域,并提取敏感区域疲劳荷载谱;采用静力分析模型研究单位荷载下各敏感区域钢轨内部应力分布情况;基于Miner线性累积法则对岔区钢轨疲劳裂纹萌生寿命进行预测;研究列车轴重、速度对钢轨裂纹萌生寿命的影响;给出不同轴重、不同速度列车通过时岔区钢轨疲劳敏感区域裂纹萌生寿命的预测公式.结果表明:道岔不同敏感区域钢轨的疲劳裂纹萌生寿命相差很大,列车轴重及侧向通过速度对钢轨的疲劳裂纹萌生寿命有很大影响,疲劳裂纹萌生寿命随列车轴重的增加而大幅降低,随列车侧向通过速度的增加也有所降低.     

半挂汽车列车行驶稳定性问题研究

为探究汽车列车行驶过程中牵引车单元和半挂车单元的相互影响机理,通过整车行驶稳定性动力学分析建立了半挂汽车列车11自由度动力学模型,并利用Matlab对建立的模型进行了仿真分析;采用汽车列车实车行驶稳定性检测试验验证了整车动力学模型和数值仿真的正确性. 研究结果表明:路况良好时,两车辆单元侧向加速度与横摆角速度大小接近,半挂车运动响应略有滞后;汽车列车发生侧翻的可能性较大,而不易发生侧滑和折叠事故;车辆侧翻时,半挂车车轴首先提升,其次是牵引车后轴,牵引车前轴最后提升.     

基于近似模型和模式搜索法的履带车辆多体动力学模型参数修正研究

履带车辆多体动力学模型仿真结果的准确度直接影响其动力学性能分析结果的可信性。为提高仿真结果的准确度,研究了多体动力学模型参数的修正方法。首先建立了履带车辆多体动力学模型,通过对比仿真结果与实车测试结果,初步验证了模型的可信性;并给出了参数修正目标函数的表达式。通过参数筛选确定了待修正模型参数。采用克里格插值法,构造了待修正参数与目标函数之间的近似模型;解决了修正效率低、计算量大的问题。针对修正问题的无约束性和非线性,采用模式搜索法进行参数修正的迭代计算。修正结果表明,动力学模型仿真结果的准确度得到了提高,证明了修正方法的有效性。     

轨道巡检车侧向动力学建模与仿真

为了研究某轨道巡检车的安全性和侧向动力学性能,基于导向机构运动机理,建立了整车的多体动力学模型。仿真分析了以稳定速度通过曲线轨道时车辆的侧向动力学性能,结果表明,通过曲线轨道时内侧的导向架受力变化较大,外侧受力变化较小;车辆在出入弯道时会有较明显的横摆运动。实车运行状况与仿真结果相符,验证了该模型的正确性。     

车-桥耦合作用下曲线钢混组合梁桥支座动态行为分析

针对曲线钢混组合连续梁桥在车辆动载作用下的支座动态响应问题,分别构建考虑桥面横向超高和纵向高程变化的桥梁精细化有限元模型和基于实际重载车辆多刚体实车模型,采用基于弹性地基梁理论的Fiala轮胎模拟胎-路接触关系,从而建立车-曲线桥动力学耦合模型,探究车速、偏载与路面不平顺对支座响应的影响。研究结果表明：车辆行驶在支座附近,径向反力与竖向反力较大,车辆行驶在跨中,切向反力较大;三种支座反力的最大值均随车速提高而增大,对径向反力和切向反力影响较大,对竖向反力的影响体现在内侧的支座反力降低而外侧支座反力增大;三种支座动反力随路面不平顺增大而增大,路面不平顺激励对径向反力与竖向反力影响较大,对切向反力影响较小;行车偏载对径向、切向反力影响很小,而对支座间竖向反力的分配影响较大。     

大跨度公路斜拉桥车桥耦合振动竖向响应分析

在数值分析软件MATLAB平台上,运用三角级数法将桥面不平顺模拟为具有各态历经的平稳随机过程．根据有限元法建立大跨度斜拉桥分析模型,将车辆模拟为5个自由度的质量一弹簧一阻尼体系,分别建立车辆和桥梁结构的振动微分方程,通过位移协调和力的平衡条件形成车桥系统的耦合振动微分方程．采用Newmark—β法,利用有限元分析软件ANSYS编写了迭代计算的APDL命令流,进行主跨为550m的福建长门大跨度公路斜拉桥的车桥耦合振动分析．计算结果表明：桥梁结构动力响应随桥面状况的恶化而显著增大,随结构阻尼的增大而近似呈线性关系减小．随车重的增加而先增大后减小,在开始阶段,响应迅速增大,而后缓慢减小．