原文传递
基于UM的100％低地板车主动导向性能研究
| 论文题名： | 基于UM的100％低地板车主动导向性能研究 |
| 关键词： | 城市轻轨;低地板车;轮轨受力;动力学特性;主动导向 |
| 摘要： | 随着城市不断地发展，人流量越来越大，传统交通工具的使用已无法满足人们的需求，汽车的增多造成大量的交通堵塞，使城市变得拥挤不堪，尾气的排放对空气的污染使人们生活的环境更加糟糕。在此基础上，环保型交通工具得到了人们广泛的关注。城市轻轨因其绿色无污染，运输效率高，方便快捷等优点备受人们喜爱，在大城市中得到广泛应用，100%低地板车的使用更加使公共交通工具变得人性化。但是低地板车地板较低，需要降低甚至取消车轴，传统轮对无法实现，只能装配独立轮对。独立轮对因左右车轮的解耦丧失了自导向能力，如何对独立轮对进行导向是这个问题的关键所在。 本文首先从轮轨受力情况开始，主要分析了刚性轮对与传统轮对的重力复原力和轮轨蠕滑力，得出了独立轮对失去导向能力的根本原因是纵向蠕滑力几乎为零。随后又将两种受力分析转化为动力学微分方程，用数学的方式得出了刚性轮对系统的稳定与独立轮对系统的不稳定，最后对轮对模型仿真进行了验证。 然后结合实际应用情况，介绍了单节低地板车的结构，对其各个组成部分进行了动力学分析。在UM软件中建立了两种转向架模型，单节传统轮对车模型与低地板车模型进行仿真，结果表明刚性轮对转向架与车辆不管是在直线对中与曲线通过时都有自导向能力，而独立轮对受到外界激励后无法对中，曲线通过时轮对偏移量很大会造成轮缘与钢轨紧密接触导致轮缘磨损加大，运行稳定性较低。接着又介绍了100%低地板车的结构，建立整车模型进行仿真分析，与单节车情况类似，独立轮对无导向能力，只是多刚体动力学模型不同导致轮对偏移量有所差别。 最后再从独立轮对动力学微分方程出发，分析主动导向的方式以及可行性，结果表明可以通过两种方式进行导向，分别是直接施加力矩和间接施加摇头转矩，且它们都是用车轮转速作为反馈量，控制器采用的是比例控制（P控制）。在力矩控制中，需要在车轮上装配作动器，根据车轮反馈信息的情况，直接对左，右车轮施加力矩，形成合适的冲角。在转矩控制中，通过左，右轮的转速差经过比例增益放大后对轮对输出合适的转矩，形成一个摇头力矩。值得注意的是，除了将车轮转速作为反馈量，在曲线通过中，还需要进行线路补偿和车速补偿才能使轮对达到轨道中心线。理论分析完成后，开始在Simulink中搭建控制器模型，通过将控制模型输出成.DLL文件导入UM中，与UM建立的100%低地板车模型进行联合仿真，结果表明轮对在直线受到激励时和曲线通过时都能回到轨道中心线，提高了列车运行的稳定性和安全性，同时也为独立轮对主动控制提供了一种可行方案。 |
| 作者： | 罗帆 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 汪诤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
