城市軌道交通車輛非穩(wěn)態(tài)過程動力學性能研究.pdf

1、隨著我國城市軌道交通的迅速發(fā)展，城市軌道交通車輛及動車組的動態(tài)運行性能，包括牽引和制動特性、車輛運行平穩(wěn)性和曲線通過性、轉向架走行部和傳動裝置的結構疲勞可靠性等關鍵問題的研究日漸緊迫。實際上，國內一些城市的地鐵車輛在運行過程中，轉向架的電機吊座和齒輪箱吊座等部位出現(xiàn)了不同程度的裂紋，影響了地鐵車輛的安全運行。因此針對城軌車輛頻繁起動、制動和變速非穩(wěn)態(tài)運行多的特點，研究城軌車輛在起動一運行和制動全運行過程的動力學性能、特別是分析牽引加速過

2、程的輪軌相互作用，轉向架關鍵零部件的動載荷變化等對評估和改進轉向架結構疲勞強度是很有必要的。傳統(tǒng)的城市軌道車輛牽引計算主要是動車組牽引能力的分析計算，其中不考慮車輛機械系統(tǒng)內部的關系、輪軌接觸關系和線路設置等問題，而一般的車輛動力學計算主要研究在勻速條件下車輛運行平穩(wěn)性、穩(wěn)定性和曲線通過性的仿真分析，因此這兩種分析均無法獲得地鐵動車組在非穩(wěn)態(tài)的牽引過程中動力學特性。本文應用多體系統(tǒng)動力學理論和仿真軟件對地鐵動車組的非穩(wěn)態(tài)過程進行動力學仿

3、真分析。 本文首先研究了城市軌道車輛在運行過程中的各種縱向力和運動學參數(shù)的計算方法、輪軌間的相互作用和線路設置等問題，在ADAMS/RAI1環(huán)境下以上海地鐵1號線北延伸段車輛為原型，建立了城市軌道車輛的單車和兩動一拖的動車組多體動力學模型，在此基礎上增加了包含特定控制方式的電機控制模型。在勻速運行條件下，對原轉向架的主要懸掛元件進行參數(shù)優(yōu)化，并進一步研究在不同線路工況下車輛動力學性能和作用在構架上的動載荷。在非穩(wěn)態(tài)運行條件下，研

4、究動車組的縱向動力學特性、輪軌相互作用以及粘著利用情況，并與實際運行車輛的測試數(shù)據(jù)進行比較，重點分析在非穩(wěn)態(tài)運行過程中，電機、齒輪箱及懸掛系統(tǒng)作用在構架上的動載荷，并與勻速運行工況進行比較，為城市軌道車輛的牽引系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的聯(lián)合仿真分析提供一種新的研究方法。仿真分析的結果同時表明：電機控制系統(tǒng)的模擬和動車組動力學模型較為真實的模擬了城軌車輛的牽引運行工況，在非穩(wěn)態(tài)運行時，構架的電機吊座和齒輪箱吊座比勻速運行受到更大的動載荷作用，因此這