跨座式单轨车辆动力学原理概述课件.ppt

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1、跨座式单轨车辆动力学性能仿真分析研究构建了38个自由度的单轨车辆动力学模型，建立了走行轨面载荷谱，为单轨车辆设计与分析提供了理论支撑。车辆动力学性能评价仿真大编组列车弯道通过性分析车体轻量化设计转向架结构分析道岔通过性分析载落谱38自由度车辆动力学模型形成了完善的单轨车辆数字化设计分析方法，为车辆自主设计和列车系统集成提供了设计分析方法。单轨车辆数字化设计分析方法目录1跨座式单轨车辆的动力学性能评定跨座式单轨车辆的动力学性能评定单轨车辆的动力学性能主要包括运行稳定性（安全性）、平稳性以及曲线通过能力等三个方面。按照GB5599－85《铁道车辆动力学性能评定和试验

2、鉴定规范》，衡量这些性能的主要指标如表所示：动力性能稳定性（安全性）曲线通过能力平稳性涉及方面抗脱轨稳定性车辆抗倾覆稳定性车辆曲线通过受力分析车辆曲线通过侧倾稳定性乘客乘坐舒适性评价指标脱轨系数、抗倾覆系数、车体侧倾角、平稳性指数式中：Pd—车辆左右两侧车轮的垂向载荷之差Pst—车辆左右两侧车轮的垂向载荷之和P2—增载一侧的车轮垂向载荷P1—减载一侧的车轮垂向载荷倾覆系数应在试验车辆以线路允许的最高速度通过时的运行状态下测试，我国《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（GB5599-85）规定车辆倾覆系数为：D<0.8倾覆稳定性评价倾覆系数D用于评定车辆在侧风

3、、离心力、横向振动惯性力等载荷作用下车辆一侧所有车轮是否会减载到腾空而脱离轨道并导致车辆倾覆，倾覆系数定义如下：跨座式单轨车辆的动力学性能评定式中：W—平稳性指数A—振动加速度，取f—振动频率，HzF（f）—频率修正系数GB5599—85制定了客车、机车以及货车的平稳性等级评价标准，下表给出了客车的平稳性等级评价标准。运行平稳性评价参照GB5599－85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》，进行单轨车辆运行平稳性分析。其中运行平稳性按照平稳性指数W评价，W的计算公式如下：跨座式单轨车辆的动力学性能评定2跨座式单轨车辆动力学模型的建立动力学仿真模型建立对单轨模

4、型进行合理的抽象、简化，等效成跨座式单轨车辆系统的物理模型亦即空间动力学模型确定物理模型中各构件之间的运动学关系及系统自由度数，创建拓扑构型图按照拓扑构型图建立整车仿真模型——ADAMS/View(前处理模块)里建立跨座式单轨车辆系统的虚拟样机仿真模型。跨座式单轨车辆动力学模型的建立单轨车辆空间动力学模型单轨车辆拓扑构型跨座式单轨车辆动力学模型的建立类型直道长度L1（m）过渡曲线S1（m）弯道半径R(m)弯道角度C(°)弯道超高H（m）过渡曲线S2（m）直道长度L2（m）R10010030100600.040830100轨道参数车辆虚拟样机动力学模型跨座式单轨车

5、辆动力学模型的建立3跨座式单轨车辆运行稳定性分析运行工况：中车满载；轨道类型R100；车速36Km/h。仿真结果如下图：走行轮垂向力跨座式单轨车辆运行稳定性分析跨座式单轨车辆倾覆稳定性分析当走行轮在经过圆曲段时，其垂向力会有所变化，但与静载垂向力52KN相比，变化并不是很大。整个曲线运行过程中，左右走行轮垂向力的增减量相等。右走行轮垂向力约为65kN，左走行轮垂向力约为39kN，此时算得的倾覆系数为：满足GB5599—85规定的机车的容许倾覆系数D＜0.8。说明单轨车辆中车满载工况下即使在小曲率半径下高速行驶，其抗倾覆稳定性也是比较高的。跨座式单轨车辆抗脱轨稳定

6、性分析对于单轨车辆来说，由于其特殊的走行结构，在直线上以正常速度运行时，如果没有受到特别大的横向力或者侧翻力矩，单轨车基本上不会发生脱轨现象。而车辆在曲线上运行时，由于超高以及离心力的存在，随着运行速度的增大，导向轮，稳定轮的径向力会发生较大变化，有可能会脱离轨面，会对车辆的安全运行造成一定的影响。本文认为，车辆通过弯道行驶时，导向轮所受的径向压力变化较大，当前后转向架同侧的两个导向轮有一个所受的径向压力变为了零，而另一个导向轮在1000N左右时，视为脱轨。跨座式单轨车辆运行稳定性分析导向轮、稳定轮径向力从计算结果得出：在车速不大于36Km/h时，导向轮有足够的

7、径向力保证车辆运行稳定。运行工况：中车满载；轨道类型R100；车速36Km/h。仿真结果如下图：跨座式单轨车辆运行稳定性分析运行工况：中车满载；轨道类型直道；直线路段极限车速87Km/h。仿真结果如下图：导向轮、稳定轮径向力跨座式单轨车辆运行稳定性分析跨座式单轨车辆极限车速通过直线路段受力仿真计算上图给出了导向轮与稳定轮所受的径向力随运行时间的变化情况。从图中可以看出：当车速为87Km/h时，前后转向架左右导向轮和稳定轮径向力均发生了不规则波动，单轨车辆在直线行驶中出现蛇形运动；直线限速为87Km/h。4跨座式单轨车辆曲线通过性仿真分析跨座式单轨车辆极限车速通过

8、曲线路段受力仿真计算跨座