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.     

非典型移线下半挂汽车列车横向稳定性

为研究半挂汽车列车横向操纵稳定性,建立半挂汽车列车系统动力学模型,进行了非典型工况下S移线的计算机仿真分析.揭示了半挂车侧倾角、横向加速度等运动参数相对牵引车的变化响应,并通过施加鞍座阻尼力矩来改善两车体间的相互作用及响应,从而提高系统的横向稳定性.仿真结果表明鞍座阻尼力矩对减小系统横摆振幅和摆振频率是有效的,为研究非典型工况下半挂汽车列车操纵稳定性提供了参考和借鉴.     

半挂汽车列车转弯制动横向稳定性控制

为实现半挂汽车列车在转弯制动时的横向稳定性,建立了半挂汽车列车非线性动力学仿真模型. 利用实车系统的稳态转向试验与直线制动试验,验证了模型的可靠性. 对在低附着路面上行驶的半挂汽车列车转弯制动失稳机理进行了分析. 设计了以牵引车和半挂车的补偿横摆力矩来修正横向稳定性的控制策略,仿真结果表明,控制方案可有效地纠正半挂汽车列车在低附着路面上转弯制动的过度转向,改善车辆的横向稳定性.     

一种新的汽车列车动力学建模方法

提出了一种建立汽车列车动力学模型的新方法,即利用Newton定律和Lagrangian方法分别建立车辆系统的平动和横摆微分方程,模型建立过程中不考虑车辆之间的约束力,从而大大降低了模型建立的复杂程度.以牵引车-半挂车辆组合形式为例,用该方法建立了其侧向动力学模型,并利用该模型对某型号半挂汽车列车进行了仿真试验.该方法同样适用于其他组合形式的汽车列车动力学模型的建立.     

基于鞍座因素的半挂汽车列车横向稳定性研究

针对轿车操纵稳定性研究方法在汽车列车研究中的局限性,探讨了一种适合于研究汽车列车操纵稳定性的方法和改善措施.根据所建包含鞍座阻尼的半挂汽车列车系统动力学模型,进行了"S"移线工况下汽车列车运行状态的计算机仿真与分析,揭示了挂车相对牵引车侧倾角、横向加速度等运动参数的变化响应,并通过施加鞍座阻尼力矩来改善系统的横向稳定性.研究结果表明阻尼力矩能有效减小系统的横摆振幅和摆振频率,为研究半挂汽车列车操纵稳定性提供了参考和借鉴.     

考虑鞍座弹性的三轴半挂汽车列车行驶平顺性建模及仿真分析*

将鞍座简化成弹性模型,基于一定假设,建立了三轴半挂汽车列车七自由度平面系统力学模型。采用拉格朗日方程推导了矩阵形式的三轴半挂汽车列车七自由度平面系统数学模型。基于隔离体静力平衡分析求解出车轮静载,给出了振动响应量的表示。基于前轮路面激励建立了等效的系统频率响应特性。以某三轴半挂汽车列车为研究对象,对其在B级路面50 km/h的工况下进行了仿真,得到了主要振动响应量的功率谱密度。对仿真结果进行了分析,为三轴半挂汽车列车行驶平顺性深入研究奠定了模型和理论基础。     

半挂汽车列车高速行驶转弯制动特性分析

建立了半挂汽车列车１２刚体２５自由度的力学模型,应用多体系统动力学中的Ｋａｎｅ方法列写了非线性运动微分方程,编制了半挂汽车列车操纵稳定性和制动特性的通用仿真程序,对半挂汽车列画在高速下无制动转弯,直线制动特性进行了仿真计算。结果表明,高速工况下,发生折叠现象的前轮转向角比低速工况要小;当在牵引车后车轮加制动力时,半挂汽车列车简易出现折叠现象。     

遗传算法优化的双挂汽车列车主动力矩控制

为提高双挂汽车列车横向稳定性及行驶安全性,通过建立包括主动力矩控制的双挂汽车列车模型,将列车后部放大系数(RWA)与质心侧偏角之和的最小值作为适应度函数,基于遗传算法优化设计了线性二次型控制器(LQR),以获得最优的主动力矩并反馈给车辆模型;与不加控制器的车辆模型相比,增加主动力矩控制可避免拖台和二挂车的蛇形运动,同时使得RWA值下降7.9%,且各个车辆单元将更快达到稳定状态.但该控制策略对各个车辆单元质心侧偏角的控制不如对横摆角速度的控制精确.     

重型汽车列车动力系统的优化匹配

利用CRUISE软件对TY4250半挂牵引车进行了建模,并对其动力性和燃油经济性进行了模拟仿真和计算分析;结合试验结果,验证了TY4250半挂牵引车CRUISE模型的正确性。然后利用CRUISE软件建立了TY4250汽车列车的整车模型,利用多学科优化设计软件ISIGHT对传动系参数进行DOE分析,对相应参数进行优化,使TY4250汽车列车的整车性能得到了明显的改善,为同类车型的动力匹配提供一定的参考。     

国产EQ140K半挂汽车列车转弯性能分析

应用编制的半挂汽车列车计算机仿真程序,计算分析了国产EQ140K半挂汽车列车的转弯性能,并与国外同类型半挂汽车列车进行了比较·结果表明,国产EQ140K半挂汽车列车与国外同类型半挂汽车列车相比,在前轮转向角相同的情况下,稳定转弯车速要低;如果将国产EQ140K半挂汽车列车的牵引车车形数据稍加改动,则转弯性能有较大提高     

多车车桥耦合振动特性研究

在简支梁车桥耦合振动的理论分析中库辆之间的相互作用是难点。在车辆的动力平衡方程以及车桥相互作用力的表达式的基础上雅导多车激励简支梁车桥耦合振动动微分方程,建立多车激励简支梁车桥耦合振动模型,利用Newmark算法对微分方程进行数值求解,分别从时域和频域分析得:在车辆间的相互作用下车桥耦合振动大大增加。最后,根据车桥耦合振动系统的边界衔接条件验证了多车桥梁耦合振动模型的可行性和耦合特性研究的正确性。     

公路简支梁桥在车辆荷载作用下的动力响应分析

把车辆和桥梁看作两个分离的子系统,分别应用d’Alembert原理和有限元法建立它们的振动微分方程,通过两个子系统之间的位移协调条件和相互作用力相等的原则将车辆和桥梁的振动微分方程耦合起来.利用有限元软件ansys的二次开发APDL语言编写了求解车桥耦合系统振动微分方程的命令流,以路面随机不平顺为激振源,进行了车桥耦合系统动力响应的计算,研究了路面不平顺及车辆参数对桥梁动力响应的影响.计算结果表明,路面等级、车速、车辆悬架刚度、车辆悬架阻尼对桥梁结构动力响应的影响明显;车重、轮胎阻尼、轮胎刚度的影响次之.     

LSDBL模型的Yule-Walker型差分方程及参数的矩估计方法

时间序列分析中,Yule-Walker差分方程在模型识别和参数估计中起着非常重要的作用.在相当一般的条件下,导出了LSDBL(p,0,r)模型输出序列的二、三阶矩所满足的Yule-Walker型差分方程,这些结果足以用来辨识该模型.在此基础上,提出了该模型参数的矩估计方法.仿真计算验证了该理论和方法的正确性和可行性.利用这些结果,还分析了一个实际数据例子.     

基于微分方程法的季冻区桥梁墩台内力计算分析

本文以Maple计算软件为平台,利用其求解微分方程组的强大功能,提出了一种对季冻区桥梁墩台进行内力计算的新方法。本方法通过对切向冻胀力作用下的桥梁墩台进行受力分析,划分结构计算单元,建立各墩台的微分方程组表达式,并根据混凝土的收缩、徐变以及温度影响力作用下,整桥各墩台之间及墩台各计算单元之间协同变形确定方程组的边界条件,求解出桥梁各墩台在切向冻胀力作用下的弯矩、剪力与位移的函数解析式。通过与桥梁博士分析软件的计算结果相对比,验证了本方法可以作为季冻区桥梁墩台内力计算分析方法的一种有效补充,并在实际工程中应用推广。     

基于IPSO-SVM的地铁车辆牵引控制单元故障诊断

地铁车辆牵引控制单元(TCU)是地铁系统的核心单元之一,准确诊断其故障状态对整个地铁车辆安全运行至关重要.基于数据的故障诊断方法是当前热点方法之一.针对牵引控制单元故障诊断中检测参数多、故障类别多的特点,提出了改进的粒子群优化支持向量机(IPSO-SVM)方法,克服了传统方法存在过拟合、收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点.使用UCI机器学习数据库中的5个数据集进行仿真实验,结果表明:IPSO-SVM分类精度高于ICPSO-SVM、PSO-SVM、GA-SVM.进一步将此方法应用于地铁车辆实际数据,同样得到了较好的分类结果,验证了所提方法的有效性.     

采用变时域模型预测的车辆路径跟踪控制方法

为了解决自动驾驶车辆变速行驶时模型预测路径跟踪控制器的可靠性问题,提出一种变预测时域自适应路径跟踪控制方法.首先,推导简化后适用于仿真验证的车辆三自由度动力学模型,引入松弛因子以避免求解过程中出现非可行解,并将跟踪控制转化为二次规划求解问题;然后,确定模型预测控制器的重要设计参数,分析车速和预测时域的变化关系,拟合预测时域与车速的函数曲线,设计一种变时域自适应路径跟踪控制器;最后,搭建Carsim/Matlab/Simulink联合仿真平台进行验证.结果表明:变时域自适应路径跟踪控制器能够随着车速变化实时更新预测时域,可保证车辆具有较好的跟踪精度和稳定性.     

双层预紧式六维力传感器动态性能的理论与实验研究

对一种新型的双层预紧式六维力传感器进行了动态性能理论分析与实验研究。首先介绍了双层预紧式六维力传感器的结构特点。建立了该传感器的振动系统简化模型,基于螺旋理论和多自由度系统振动学推导了系统的运动微分方程。经过对运动微分方程进行求解,得到了传感器的各阶固有频率。最后采用阶跃响应法对传感器样机进行动态性能实验研究,经过快速傅里叶变换得到了传感器的频率响应曲线。实验结果与理论计算结果一致,从而验证了理论推导的正确性。研究结果表明,双层预紧式六维力传感器的动态性能较好,能够满足一般工业生产中对六维力测量的要求。     

非线性悬架动力学数值模拟和性能评价

介绍了采用Runge—Kutta法求解二阶微分方程组的方法，并用于悬架系统弹性元件、减振元件非线性的5自由度车辆动力学系统的求解．对简化的非线性和线性两种车辆动力学系统情况进行了建模和仿真，表明采用等效线性法的系统性能评价产生较大的误差．对于目前汽车悬架系统广泛采用的非线性弹性元件和减振元件，必须采用非线性技术对系统进行分析与评价．介绍了自主开发的非线性悬架车辆动力学系统数值模拟和性能评价软件．     

基于反馈方式的车辆间合作下载方法研究

车联网中基于商业数据内容服务的下载越来越受到重视,如车载办公（office-on-wheels）和车载娱乐（entertainment-on-wheels）.由于路边接入点AP（access point）在道路上分布稀疏相互间隔较远（一般间隔几公里以上）,通过V2I（vehicle-to-infrastructure）车辆到路边接入点的通信下载一直处于一种断断续续的情况.考虑到地理位置相近的车辆可以形成“车辆簇”,文中提出了一种基于反馈方法的簇内车辆合作进行文件下载的机制,分析推导了该方法下载完整个文件所需循环次数的概率分布和均值.最后仿真验证了理论推导分析的正确性,与基于随机方式的车辆合作下载对比大大缩短了单个车辆下载文件的时间.     

路基不均匀沉降对车辆和轨道动力响应的影响

以经典车辆-轨道耦合动力学为基础,推导了考虑重力的板式轨道相关结构振动方程,结合多刚体的车辆系统动力学模型,建立了考虑重力的车辆-板式轨道垂向耦合分析模型,提出了通过路基反力变化模拟路基不均匀沉降的具体方法,并对模型和方法进行了必要的验证.利用该模型研究了行车速度及路基不均匀沉降(包括路基不均匀沉降幅值、路基不均匀沉降波长等)对系统动力响应的影响.研究表明:随着行车速度和路基不均匀沉降幅值的增加,系统响应均相应增加,路基不均匀沉降对车辆运行影响的控制性指标应以舒适性指标为主、安全性指标为辅;随着路基不均匀沉降波长的增加,系统动力响应存在一个先增加后减小的过程,路基不均匀沉降的敏感波长与混凝土底座的长度有关.