全行驶状态下虚拟轨道列车的动载及道路友好特性

为分析虚拟轨道列车在站间全行驶状态下（牵引、匀速、制动）的动载特性和道路友好性,基于车辆动力学、轮胎动力学、非线性动力学等理论,构建了随机路面激励下的虚拟轨道列车动力学模型,该模型考虑了车辆之间的耦合作用和轮胎-路面的相互作用,并对该动力学模型进行了验证。通过理论分析和数值计算,对虚拟轨道列车在站间全行驶状态下的动载特性和道路友好性进行了探究,同时分析了运行速度、路面等级和加/减速度的影响。结果表明：全行驶状态下的各轮纵向力趋于稳定值,牵引和制动状态下大小相等,方向相反,匀速状态下趋于零。牵引状态下车辆1前轴垂向动载荷均方根值最大,而制动状态下车辆3后轴最大。相较于牵引和制动状态,匀速状态下的道路友好性更优。垂向动载荷均方根值和道路友好性均与运行速度、加/减速度均呈正相关,与路面等级呈负相关。研究内容能够为虚拟轨道列车的运行模式提供建议以提高运行效率,同时,能够为沥青路面的选型提供指导以减缓道路损坏。     

虚拟轨道列车作用下黏弹性路面响应及变形分析

虚拟轨道列车作为一种新兴的交通工具,充分发挥了公路运输适应性强和轨道列车运输量大的特点,经调研发现该车运行线路已产生严重的永久变形。采用解耦的方式将轮胎与刚性路面相互作用模型的三向接触力提取并施加到黏弹性沥青有限元模型,针对虚拟轨道列车轮胎在匀速、完全制动及转弯3种行驶工况下沥青路面的动力学响应及永久变形进行分析研究。研究结果表明,路表剪应力和永久变形在匀速行驶时均随速度的增加而减小,其中,运行速度为20km·h~(-1)的路表剪应力较60km·h~(-1)的分别增大65%(纵向范围)、54%(横向范围);20km·h~(-1)较60km·h~(-1)的纵向、横向和垂向永久变形均增大50%左右。在纵向范围内完全制动比匀速行驶的路表最大剪应力增大66%,沿道路深度方向增大76%。纵向永久变形在完全制动时较匀速行驶时分别增大93%(10.512万次)、99%(52.560万次)、100%(105.120万次)。垂向永久变形在转弯时沿着轮胎转弯内侧累积。完全制动的剪应力最大值相较于匀速时下移0.01m。因此,从控制路面剪应力及永久变形的角度,列车运行速度越高越有利于减缓路面损坏;在列车制动/启动及转弯位置要提高沥青混合料抗剪强度来预防沥青路面沿纵向和横向的累积变形。