高速列車牽引與制動工況下的動力學性能仿真研究
發(fā)布時間:2022-02-24 11:16
隨著列車速度的提升,牽引力和制動力需不斷加大。而牽引及制動工況,屬于兩種非穩(wěn)態(tài)工況,此時列車的動力學性能變差,極易發(fā)生事故。過去對于高速列車動力學性能研究主要考慮其惰性工況,涉及牽引及制動工況時的動力學性能研究還比較少。因此本文著重分析牽引及制動工況下的動力學性能,并對列車懸掛系統(tǒng)進行優(yōu)化,以改善牽引、制動工況下影響較大的動力學性能指標。具體研究內(nèi)容如下:(1)建立了高速列車整車動力學模型。以單節(jié)動力車為研究對象,分析了輪軌間的幾何關(guān)系與相互作用力,建立輪對動力學模型;接下來根據(jù)列車的拓撲結(jié)構(gòu)及動力學參數(shù)建立了構(gòu)架、懸掛系統(tǒng)以及車體的動力學模型;然后根據(jù)各部件連接時的約束條件,組裝成整車動力學模型,并為其軌道添加武廣線路實測激勵數(shù)據(jù)。(2)建立了高速列車整車聯(lián)合仿真模型?紤]列車牽引、制動及阻力特性,在整車動力學模型的基礎(chǔ)上加入牽引力、制動力及運行阻力的數(shù)學模型,建立了Dymola/SIMPACK聯(lián)合仿真模型。(3)分析比較惰性直曲線、牽引直曲線、制動直曲線六種工況下的動力學性能。結(jié)果表明:惰性工況下,列車在曲線軌道上運行的各項動力學指標均大于直線軌道;直線軌道上施加牽引力或制動力時,...
【文章來源】:北京交通大學北京市211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:88 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 研究問題的提出
1.1.2 研究目的和意義
1.1.2.1 研究目的
1.1.2.2 研究意義
1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 高速列車動力學研究現(xiàn)狀
1.2.2 高速列車牽引制動動力學研究現(xiàn)狀
1.2.3 存在問題分析
1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
2 高速列車動力學性能評價方法
2.1 穩(wěn)定性
2.1.1 臨界速度
2.1.2 脫軌系數(shù)
2.1.3 輪重減載率
2.1.4 輪軸橫向力
2.1.5 輪軌垂向力
2.2 平穩(wěn)性
2.3 本章小結(jié)
3 高速列車動力學模型的建立
3.0 動力學模型近似化處理
3.1 輪軌動力學模型
3.1.1 輪軌間的幾何關(guān)系
3.1.2 輪軌法向力計算模型
3.1.3 輪軌蠕滑力計算模型
3.2 車輛動力學模型
3.2.1 構(gòu)架模型
3.2.2 懸掛系統(tǒng)模型
3.2.3 車輛模型
3.3 線路模型
3.3.1 曲線超高
3.3.2 曲線最小半徑
3.3.3 緩和曲線
3.3.4 圓曲線
3.3.5 線路激擾
3.4 牽引與制動系統(tǒng)的數(shù)學模型
3.4.1 牽引特性
3.4.2 制動特性
3.4.3 阻力特性
3.5 高速列車整車聯(lián)合仿真模型
3.6 本章小結(jié)
4 不同工況下動力學性能分析
4.1 惰性工況下動力學性能
4.1.1 臨界速度
4.1.2 脫軌系數(shù)
4.1.3 輪重減載率
4.1.4 輪軸橫向力
4.1.5 輪軌垂向力
4.1.6 縱向蠕滑力
4.1.7 橫向蠕滑力
4.1.8 垂向平穩(wěn)性指標
4.1.9 橫向平穩(wěn)性指標
4.2 牽引工況下動力學性能
4.2.1 臨界速度
4.2.2 脫軌系數(shù)
4.2.3 輪重減載率
4.2.4 輪軸橫向力
4.2.5 輪軌垂向力
4.2.6 縱向蠕滑力
4.2.7 橫向蠕滑力
4.2.8 垂向平穩(wěn)性指標
4.2.9 橫向平穩(wěn)性指標
4.3 制動工況下動力學性能
4.3.1 臨界速度
4.3.2 脫軌系數(shù)
4.3.3 輪重減載率
4.3.4 輪軸橫向力
4.3.5 輪軌垂向力
4.3.6 縱向蠕滑力
4.3.7 橫向蠕滑力
4.3.8 垂向平穩(wěn)性指標
4.3.9 橫向平穩(wěn)性指標
4.4 本章小結(jié)
5 基于天棚阻尼控制策略的懸掛系統(tǒng)優(yōu)化
5.1 懸掛系統(tǒng)分類方式
5.2 天棚阻尼控制策略
5.3 仿真分析
5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻】:
期刊論文
[1]考慮驅(qū)動系統(tǒng)的高速列車動力學分析[J]. 祁亞運,戴煥云,高浩,干鋒. 振動工程學報. 2019(01)
[2]重載列車電控空氣制動系統(tǒng)縱向沖動影響分析[J]. 吳萌嶺,祝露,田春. 同濟大學學報(自然科學版). 2018(07)
[3]輪軌垂向力制動臺連續(xù)測量系統(tǒng)[J]. 王安吉,張兵,劉曉曼. 中國測試. 2018(04)
[4]牽引及制動操縱對重載機車輪軌動力作用的影響[J]. 劉鵬飛,王開云,張大偉. 中國鐵道科學. 2017(02)
[5]重載列車縱向沖動動力學分析及試驗研究[J]. 孫樹磊,丁軍君,周張義,李芾,徐力. 機械工程學報. 2017(08)
[6]高速動車組在直接轉(zhuǎn)矩控制下的機電耦合模型[J]. 陳雙喜,鄧小軍. 鐵道科學與工程學報. 2015(06)
[7]重載貨車坡道制動動力學及輪軌磨耗研究[J]. 李亨利,李芾,付茂海,王璞. 鐵道科學與工程學報. 2014(03)
[8]高速列車牽引傳動系統(tǒng)與牽引網(wǎng)諧振機理[J]. 劉建強,鄭瓊林,楊其林. 電工技術(shù)學報. 2013(04)
[9]列車空氣制動與縱向動力學集成仿真[J]. 魏偉,趙旭寶,姜巖,張軍. 鐵道學報. 2012(04)
[10]制動力對機車直線運行安全性的影響[J]. 陽光武,肖守訥,馬衛(wèi)華. 西南交通大學學報. 2010(05)
博士論文
[1]高速列車—軌道三維剛?cè)狁詈蟿恿W研究[D]. 凌亮.西南交通大學 2015
[2]鋁合金城市軌道車輛室內(nèi)噪聲預(yù)測與控制研究[D]. 左言言.江蘇大學 2011
碩士論文
[1]輪對模態(tài)對輪軌系統(tǒng)性能的影響研究[D]. 劉瀟.北京交通大學 2017
[2]輪軌力和軌道不平順識別方法研究[D]. 楊航.北京交通大學 2016
[3]高速列車牽引傳動系統(tǒng)振動特性分析[D]. 崔利通.西南交通大學 2014
[4]大秦線貨車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng)(TFDS)運用的調(diào)查與研究[D]. 苗文海.西南交通大學 2015
[5]高速動車曲線通過動態(tài)性能仿真研究[D]. 楊茜茜.中南大學 2013
[6]200km/h機車制動工況下動力學分析[D]. 賴奎.西南交通大學 2013
[7]高速車輛振動及平穩(wěn)性分析[D]. 魏家沛.蘭州交通大學 2013
[8]機車粘著控制驅(qū)動動力學仿真研究[D]. 勾洪浩.西南交通大學 2013
[9]基于SIMPACK的某型軌道車輛動態(tài)性能仿真研究[D]. 黃安寧.昆明理工大學 2012
[10]高速動車轉(zhuǎn)向架動力學性能研究[D]. 張暉.中南大學 2011
本文編號:3642612
【文章來源】:北京交通大學北京市211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:88 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 研究問題的提出
1.1.2 研究目的和意義
1.1.2.1 研究目的
1.1.2.2 研究意義
1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 高速列車動力學研究現(xiàn)狀
1.2.2 高速列車牽引制動動力學研究現(xiàn)狀
1.2.3 存在問題分析
1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
2 高速列車動力學性能評價方法
2.1 穩(wěn)定性
2.1.1 臨界速度
2.1.2 脫軌系數(shù)
2.1.3 輪重減載率
2.1.4 輪軸橫向力
2.1.5 輪軌垂向力
2.2 平穩(wěn)性
2.3 本章小結(jié)
3 高速列車動力學模型的建立
3.0 動力學模型近似化處理
3.1 輪軌動力學模型
3.1.1 輪軌間的幾何關(guān)系
3.1.2 輪軌法向力計算模型
3.1.3 輪軌蠕滑力計算模型
3.2 車輛動力學模型
3.2.1 構(gòu)架模型
3.2.2 懸掛系統(tǒng)模型
3.2.3 車輛模型
3.3 線路模型
3.3.1 曲線超高
3.3.2 曲線最小半徑
3.3.3 緩和曲線
3.3.4 圓曲線
3.3.5 線路激擾
3.4 牽引與制動系統(tǒng)的數(shù)學模型
3.4.1 牽引特性
3.4.2 制動特性
3.4.3 阻力特性
3.5 高速列車整車聯(lián)合仿真模型
3.6 本章小結(jié)
4 不同工況下動力學性能分析
4.1 惰性工況下動力學性能
4.1.1 臨界速度
4.1.2 脫軌系數(shù)
4.1.3 輪重減載率
4.1.4 輪軸橫向力
4.1.5 輪軌垂向力
4.1.6 縱向蠕滑力
4.1.7 橫向蠕滑力
4.1.8 垂向平穩(wěn)性指標
4.1.9 橫向平穩(wěn)性指標
4.2 牽引工況下動力學性能
4.2.1 臨界速度
4.2.2 脫軌系數(shù)
4.2.3 輪重減載率
4.2.4 輪軸橫向力
4.2.5 輪軌垂向力
4.2.6 縱向蠕滑力
4.2.7 橫向蠕滑力
4.2.8 垂向平穩(wěn)性指標
4.2.9 橫向平穩(wěn)性指標
4.3 制動工況下動力學性能
4.3.1 臨界速度
4.3.2 脫軌系數(shù)
4.3.3 輪重減載率
4.3.4 輪軸橫向力
4.3.5 輪軌垂向力
4.3.6 縱向蠕滑力
4.3.7 橫向蠕滑力
4.3.8 垂向平穩(wěn)性指標
4.3.9 橫向平穩(wěn)性指標
4.4 本章小結(jié)
5 基于天棚阻尼控制策略的懸掛系統(tǒng)優(yōu)化
5.1 懸掛系統(tǒng)分類方式
5.2 天棚阻尼控制策略
5.3 仿真分析
5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻】:
期刊論文
[1]考慮驅(qū)動系統(tǒng)的高速列車動力學分析[J]. 祁亞運,戴煥云,高浩,干鋒. 振動工程學報. 2019(01)
[2]重載列車電控空氣制動系統(tǒng)縱向沖動影響分析[J]. 吳萌嶺,祝露,田春. 同濟大學學報(自然科學版). 2018(07)
[3]輪軌垂向力制動臺連續(xù)測量系統(tǒng)[J]. 王安吉,張兵,劉曉曼. 中國測試. 2018(04)
[4]牽引及制動操縱對重載機車輪軌動力作用的影響[J]. 劉鵬飛,王開云,張大偉. 中國鐵道科學. 2017(02)
[5]重載列車縱向沖動動力學分析及試驗研究[J]. 孫樹磊,丁軍君,周張義,李芾,徐力. 機械工程學報. 2017(08)
[6]高速動車組在直接轉(zhuǎn)矩控制下的機電耦合模型[J]. 陳雙喜,鄧小軍. 鐵道科學與工程學報. 2015(06)
[7]重載貨車坡道制動動力學及輪軌磨耗研究[J]. 李亨利,李芾,付茂海,王璞. 鐵道科學與工程學報. 2014(03)
[8]高速列車牽引傳動系統(tǒng)與牽引網(wǎng)諧振機理[J]. 劉建強,鄭瓊林,楊其林. 電工技術(shù)學報. 2013(04)
[9]列車空氣制動與縱向動力學集成仿真[J]. 魏偉,趙旭寶,姜巖,張軍. 鐵道學報. 2012(04)
[10]制動力對機車直線運行安全性的影響[J]. 陽光武,肖守訥,馬衛(wèi)華. 西南交通大學學報. 2010(05)
博士論文
[1]高速列車—軌道三維剛?cè)狁詈蟿恿W研究[D]. 凌亮.西南交通大學 2015
[2]鋁合金城市軌道車輛室內(nèi)噪聲預(yù)測與控制研究[D]. 左言言.江蘇大學 2011
碩士論文
[1]輪對模態(tài)對輪軌系統(tǒng)性能的影響研究[D]. 劉瀟.北京交通大學 2017
[2]輪軌力和軌道不平順識別方法研究[D]. 楊航.北京交通大學 2016
[3]高速列車牽引傳動系統(tǒng)振動特性分析[D]. 崔利通.西南交通大學 2014
[4]大秦線貨車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng)(TFDS)運用的調(diào)查與研究[D]. 苗文海.西南交通大學 2015
[5]高速動車曲線通過動態(tài)性能仿真研究[D]. 楊茜茜.中南大學 2013
[6]200km/h機車制動工況下動力學分析[D]. 賴奎.西南交通大學 2013
[7]高速車輛振動及平穩(wěn)性分析[D]. 魏家沛.蘭州交通大學 2013
[8]機車粘著控制驅(qū)動動力學仿真研究[D]. 勾洪浩.西南交通大學 2013
[9]基于SIMPACK的某型軌道車輛動態(tài)性能仿真研究[D]. 黃安寧.昆明理工大學 2012
[10]高速動車轉(zhuǎn)向架動力學性能研究[D]. 張暉.中南大學 2011
本文編號:3642612
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