城市軌道交通車輛非穩(wěn)態(tài)過程動(dòng)力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市軌道交通的迅速發(fā)展，城市軌道交通車輛及動(dòng)車組的動(dòng)態(tài)運(yùn)行性能，包括牽引和制動(dòng)特性、車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和曲線通過性、轉(zhuǎn)向架走行部和傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)疲勞可靠性等關(guān)鍵問題的研究日漸緊迫。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)一些城市的地鐵車輛在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)向架的電機(jī)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(yùn)行。因此針對(duì)城軌車輛頻繁起動(dòng)、制動(dòng)和變速非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行多的特點(diǎn)，研究城軌車輛在起動(dòng)一運(yùn)行和制動(dòng)全運(yùn)行過程的動(dòng)力學(xué)性能、特別是分析牽引加速過

2、程的輪軌相互作用，轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件的動(dòng)載荷變化等對(duì)評(píng)估和改進(jìn)轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度是很有必要的。傳統(tǒng)的城市軌道車輛牽引計(jì)算主要是動(dòng)車組牽引能力的分析計(jì)算，其中不考慮車輛機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)系、輪軌接觸關(guān)系和線路設(shè)置等問題，而一般的車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算主要研究在勻速條件下車輛運(yùn)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(dòng)車組在非穩(wěn)態(tài)的牽引過程中動(dòng)力學(xué)特性。本文應(yīng)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和仿真軟件對(duì)地鐵動(dòng)車組的非穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿

3、真分析。 本文首先研究了城市軌道車輛在運(yùn)行過程中的各種縱向力和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的計(jì)算方法、輪軌間的相互作用和線路設(shè)置等問題，在ADAMS/RAI1環(huán)境下以上海地鐵1號(hào)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(dòng)一拖的動(dòng)車組多體動(dòng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上增加了包含特定控制方式的電機(jī)控制模型。在勻速運(yùn)行條件下，對(duì)原轉(zhuǎn)向架的主要懸掛元件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并進(jìn)一步研究在不同線路工況下車輛動(dòng)力學(xué)性能和作用在構(gòu)架上的動(dòng)載荷。在非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下，研

4、究動(dòng)車組的縱向動(dòng)力學(xué)特性、輪軌相互作用以及粘著利用情況，并與實(shí)際運(yùn)行車輛的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，重點(diǎn)分析在非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中，電機(jī)、齒輪箱及懸掛系統(tǒng)作用在構(gòu)架上的動(dòng)載荷，并與勻速運(yùn)行工況進(jìn)行比較，為城市軌道車輛的牽引系統(tǒng)和機(jī)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(jié)果同時(shí)表明：電機(jī)控制系統(tǒng)的模擬和動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)模型較為真實(shí)的模擬了城軌車輛的牽引運(yùn)行工況，在非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，構(gòu)架的電機(jī)吊座和齒輪箱吊座比勻速運(yùn)行受到更大的動(dòng)載荷作用，因此這