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机场捷运跨座式单轨车辆小曲线通过动力学性能及控制研究
| 论文题名： | 机场捷运跨座式单轨车辆小曲线通过动力学性能及控制研究 |
| 关键词： | 跨座式单轨车辆;小曲线通过;动力学性能;空气弹簧;半主动控制 |
| 摘要： | 重庆江北国际机场在世界上首次采用跨座式单轨制式，机场捷运系统全线隧道通行、最小曲线半径50米、全线路轨道、道岔无超高、24小时不间断高强度运行。轨道曲线半径小，运行条件极端、复杂，为保障车辆在极端复杂条件下的运行安全，有必要探索和开展机场捷运跨座式单轨车辆小曲线通过动力学性能及控制研究。本文以江北国际机场捷运单轨车辆为研究对象，建立线性空气弹簧模型与考虑附加气室、高度控制阀和差压阀的非线性空气弹簧模型，设计基于天棚阻尼控制策略的空气弹簧悬挂半主动控制器。基于联合仿真方法，开展捷运单轨车辆小曲线通过时基于非线性空气弹簧模型的半主动控制研究。论文主要研究内容如下： （1）开展基于线性空气弹簧模型的捷运单轨车辆动力学性能研究。对捷运单轨车辆的结构特征进行分析，建立具有38个自由度的捷运单轨车辆多刚体动力学模型并基于ADAMS软件建立整车仿真模型，采用GB5599和ISO2631评价标准对捷运单轨车辆的动力学性能进行评定。研究发现，车辆通过小曲线时存在导向轮径向力过大问题。 （2）建立非线性悬挂动力学模型。基于流体力学和热力学对空气弹簧悬挂的工作原理进行分析，推导空气弹簧本体、附加气室、高度控制阀和差压阀的垂向力学模型。基于SIMULINK建立包含各子系统的非线性空气弹簧悬挂动力学模型，为后续开展捷运单轨车辆通过小曲线时基于非线性空气弹簧模型的半主动控制研究奠定基础。 （3）开展基于天棚阻尼策略的半主动控制器研究。对比分析天棚阻尼控制、最优控制等半主动控制策略特点。基于天棚阻尼半主动控制原理，搭建捷运单轨车辆空气弹簧的半主动控制器，通过ADAMS-SIMULINK联合仿真对天棚阻尼半主动控制器的控制效果进行验证。 （4）开展非线性空气弹簧悬挂半主动控制的捷运单轨车辆动力学性能研究。基于ADAMS-SIMULINK联合仿真平台，建立基于空气弹簧悬挂半主动控制的捷运单轨车辆仿真模型，结合评价标准开展其动力学性能分析，开展控制前后捷运单轨车辆的动力学性能对比分析，验证天棚阻尼半主动控制器效果及可行性。 研究结果表明，设计的半主动控制器对捷运单轨车辆通过小曲线时的动力学性能控制效果良好，为捷运单轨车辆的空气弹簧半主动控制提供参考价值。 |
| 作者： | 唐恬 |
| 专业： | 机械工程;车辆工程 |
| 导师： | 杜子学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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