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原文传递基于虚拟仿真技术的悬挂式单轨车辆性能研究

论文题名：	基于虚拟仿真技术的悬挂式单轨车辆性能研究
关键词：	悬挂式单轨车辆;虚拟仿真;车辆结构;转向架;动力学性能
摘要：	随着城市环境与噪声污染、交通拥堵等问题越来越严重，尤其是中、小城市发展空间有限，人们迫切需要寻找一种更适合城市发展的交通方式。而H-Bahn型悬挂式单轨车辆作为悬挂式单轨系统中的一种车型，以其车身尺寸小、空间适用性强等特点成为目前及未来阶段城市轨道交通的研究热点。本文主要对H-Bahn型悬挂式单轨系统的车辆结构及转向架特点展开了详细分析，并在此基础上对该型车辆动力学性能进行了研究。　　本文主要研究内容如下：　　1.针对悬挂式单轨系统结构特点及功能的研究需要，本文基于ADAMS软件设计搭建了该型车辆系统的虚拟仿真平台。首先，详细地介绍了利用仿真平台对模型研究时所采用的分析理论基础，并对仿真平台中创建车辆系统所需的建模力元进行概述，包括阻尼器、弹簧力、接触力及轴套力。然后，依次对悬挂式单轨车辆系统的车辆型、转向架结构、驱动及制动方式等组成进行研究，并参照该型车辆结构拓扑关系图创建了车辆仿真模型。最后，在车辆仿真模型的基础上，进一步完善轮胎及轨道梁模拟路面，得到虚拟仿真平台创建的完整的车辆动力学模型。　　2.悬挂式单轨车辆动力学模型精确性验证。本文对ADAMS软件虚拟仿真平台所创建的车辆动力学模型，提出了一种对模型准确性的验证方法：即在车辆限界研究设计中，将动力学模型仿真得到的轮廓线逼近计算限界结果与CJJ96-2003标准对悬挂式单轨车辆系统修改计算得到的限界结果进行对比验证。结果表明，两种方法在限界计算结果上基本达到一致，验证了所建该型车辆模型的准确性，同时也验证了虚拟仿真技术仿真平台在悬挂式单轨车辆性能研究中的可行性。　　3.悬挂式单轨车辆系统直线运行平稳性和曲线通过性研究分析。首先，基于传统轨道车辆性能评价标准中总结得出适用于对该型车辆动力学性能的评价标准，包括Sperling指标、轮重减载率等评价标准。然后，分别设计出直线和曲线两种运行工况对车辆动力学模型进行典型工况性能分析，其中，在直线工况下采用不同行驶速度的设置；在曲线工况下采用不同曲线半径、曲线限速、缓和曲线等设置。最后，利用空载与重载两种条件下的性能对比分析，对悬挂式单轨车辆的直线运行平稳性及曲线通过性进行仿真试验。结果表明，悬挂式单轨车辆直线工况下的各项动力学指标均满足标准规定，具有较强的线路适应性能，曲线工况重载条件下的导向合力值接近最大负荷值，因此建议车辆降速行驶。　　4.悬挂式单轨车辆系统制动性能的研究。本文在虚拟仿真平台创建的比较完整的车辆动力学模型的基础上，分别对悬挂式单轨车辆在常用制动、紧急制动两种工况下的制动性能进行了研究分析，其中，常用制动工况采用一级制动与分级制动两种制动模式进行性能分析；紧急制动工况采用一次制动模式曲线。通过车辆动力学模型仿真试验，得出车辆模型在常用制动、紧急制动两种工况下制动过程中参考性控制策略。　　本文详细介绍了基于虚拟仿真ADAMS软件设计搭建悬挂式单轨车辆系统仿真平台的建模步骤，并通过对车辆模型的各项动力学性能仿真分析结果验证了虚拟仿真技术仿真平台建立的单轨车辆模型能够较好的应用于该型车辆研究中，并能为后续车辆运行特性研究奠定了基础；针对悬挂式单轨车辆仿真平台研究中模型的准确性提出了一种验证方法，并通过与现有CJJ96-2003标准对该型车辆限界计算得到的结果对比验证的方式证明了方法的可参考性，为该型车辆系统建模研究有了准确性参考依据；通过对该型车辆平稳性、曲线通过性以及制动性能的研究，尤其是制动性能研究中获得的制动过程控制策略，为该型车辆的安全制动提供了一定的参考依据。
作者：	刘文龙
专业：	车辆工程
导师：	徐延海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西华大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文