跨坐式单轨交通列车动力学仿真研究

论文摘要

单轨交通作为一种短距离、适应中小客流量的轨道交通系统,具有建设费用低、轮轨接触噪声小、能够适应很小曲线和较大坡道等方面的优点,特别适应山城、中小城市轨道交通的建设。我国重庆市首次引进日本技术,将跨座式单轨作为首选的城市轨道交通方式。车辆在运行过程中由轨道不平顺引起的随机振动影响着车辆运行的各种动态响应,利用计算机仿真方法可以预测车辆的运行平稳性和其它动力学性能。本文利用机械动力学仿真软件ADAMS建立了跨坐式单轨列车车辆-轨道模型,对四车连挂列车进行了动态仿真,研究了车钩缓冲装置对其动力学性能的影响。首先,根据重庆跨坐式单轨车辆动力学参数,在ADAMS中利用spline样条曲线和轨道谱数据建立走行轮、导向轮、稳定轮轨道模型;通过单车和车钩连接装置的建模完成列车模型;在轮轨接触模型的建立过程中考虑橡胶轮胎特殊的动力学性能,最终建立完整的单轨列车车辆-轨道模型。仿真得到加速度数据与重庆实验数据基本一致,从而验证了模型的正确性。然后,在不同运行速度下对单节车和列车分别进行仿真,输出加速度曲线与相对位移曲线,并计算斯佩林平稳性指标。分析结果表明车钩缓冲装置能有效抑制车辆的垂向和横向振动,提高车辆的运行平稳性。最后,通过分析相同仿真速度下,车钩采用不同垂向和横向减振阻尼系数时列车的平稳性指标,考察不同阻尼系数对列车垂向和横向平稳性的影响。研究表明,当车钩采用适当的横向和垂向减振系数时,可明显减小列车的随机振动响应,提高列车的运行平稳性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 单轨交通概述
• 1.1.1 单轨交通系统的发展及现状
• 1.1.2 单轨交通的分类和特点
• 1.2 跨坐式单轨交通动力学的研究现状
• 1.3 研究的内容及任务
• 2 跨坐式单轨列车和轨道结构
• 2.1 车辆及转向架结构
• 2.2 车体及车钩结构
• 2.3 轨道结构
• 2.4 本章小结
• 3 跨座式单轨列车建模
• 3.1 仿真软件的选择
• 3.2 跨座式单轨车辆动力学模型
• 3.2.1 走行部结构介绍
• 3.2.2 车辆系统自由度
• 3.3 轨道模型的建立
• 3.3.1 轨道不平顺
• 3.3.2 建立轨道模型
• 3.4 列车模型的建立
• 3.4.1 单车模型建立
• 3.4.2 轮轨接触模型的建立
• 3.4.3 车钩连接装置建模
• 3.5 模型验证
• 3.6 本章小结
• 4 跨座式单轨列车动态仿真
• 4.1 车辆随机振动理论与轨道不平顺
• 4.2 车钩连接的作用
• 4.3 列车仿真数据与单车仿真数据对比
• 4.3.1 仿真工况的选择
• 4.3.2 仿真时间和步长的选择
• 4.3.3 仿真与结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 车钩参数改进方案研究
• 5.1 乘坐舒适性计算方法和评定等级
• 5.1.1 基于斯佩林（Sperling）平稳性指标的国标
• 5.1.2 UIC513标准
• 5.2 车钩减振参数的探讨
• 5.2.1 研究方法
• 5.2.2 仿真结果与分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 A
• 作者简历
• 学位论文数据集