高速列车牵引与制动工况下的动力学性能仿真研究
发布时间：2022-02-24 11:16
随着列车速度的提升,牵引力和制动力需不断加大。而牵引及制动工况,属于两种非稳态工况,此时列车的动力学性能变差,极易发生事故。过去对于高速列车动力学性能研究主要考虑其惰性工况,涉及牵引及制动工况时的动力学性能研究还比较少。因此本文着重分析牵引及制动工况下的动力学性能,并对列车悬挂系统进行优化,以改善牵引、制动工况下影响较大的动力学性能指标。具体研究内容如下:（1）建立了高速列车整车动力学模型。以单节动力车为研究对象,分析了轮轨间的几何关系与相互作用力,建立轮对动力学模型;接下来根据列车的拓扑结构及动力学参数建立了构架、悬挂系统以及车体的动力学模型;然后根据各部件连接时的约束条件,组装成整车动力学模型,并为其轨道添加武广线路实测激励数据。（2）建立了高速列车整车联合仿真模型。考虑列车牵引、制动及阻力特性,在整车动力学模型的基础上加入牵引力、制动力及运行阻力的数学模型,建立了Dymola/SIMPACK联合仿真模型。（3）分析比较惰性直曲线、牵引直曲线、制动直曲线六种工况下的动力学性能。结果表明:惰性工况下,列车在曲线轨道上运行的各项动力学指标均大于直线轨道;直线轨道上施加牵引力或制动力时,...
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 研究问题的提出
1.1.2 研究目的和意义
1.1.2.1 研究目的
1.1.2.2 研究意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 高速列车动力学研究现状
1.2.2 高速列车牵引制动动力学研究现状
1.2.3 存在问题分析
1.3 研究内容与技术路线
2 高速列车动力学性能评价方法
2.1 稳定性
2.1.1 临界速度
2.1.2 脱轨系数
2.1.3 轮重减载率
2.1.4 轮轴横向力
2.1.5 轮轨垂向力
2.2 平稳性
2.3 本章小结
3 高速列车动力学模型的建立
3.0 动力学模型近似化处理
3.1 轮轨动力学模型
3.1.1 轮轨间的几何关系
3.1.2 轮轨法向力计算模型
3.1.3 轮轨蠕滑力计算模型
3.2 车辆动力学模型
3.2.1 构架模型
3.2.2 悬挂系统模型
3.2.3 车辆模型
3.3 线路模型
3.3.1 曲线超高
3.3.2 曲线最小半径
3.3.3 缓和曲线
3.3.4 圆曲线
3.3.5 线路激扰
3.4 牵引与制动系统的数学模型
3.4.1 牵引特性
3.4.2 制动特性
3.4.3 阻力特性
3.5 高速列车整车联合仿真模型
3.6 本章小结
4 不同工况下动力学性能分析
4.1 惰性工况下动力学性能
4.1.1 临界速度
4.1.2 脱轨系数
4.1.3 轮重减载率
4.1.4 轮轴横向力
4.1.5 轮轨垂向力
4.1.6 纵向蠕滑力
4.1.7 横向蠕滑力
4.1.8 垂向平稳性指标
4.1.9 横向平稳性指标
4.2 牵引工况下动力学性能
4.2.1 临界速度
4.2.2 脱轨系数
4.2.3 轮重减载率
4.2.4 轮轴横向力
4.2.5 轮轨垂向力
4.2.6 纵向蠕滑力
4.2.7 横向蠕滑力
4.2.8 垂向平稳性指标
4.2.9 横向平稳性指标
4.3 制动工况下动力学性能
4.3.1 临界速度
4.3.2 脱轨系数
4.3.3 轮重减载率
4.3.4 轮轴横向力
4.3.5 轮轨垂向力
4.3.6 纵向蠕滑力
4.3.7 横向蠕滑力
4.3.8 垂向平稳性指标
4.3.9 横向平稳性指标
4.4 本章小结
5 基于天棚阻尼控制策略的悬挂系统优化
5.1 悬挂系统分类方式
5.2 天棚阻尼控制策略
5.3 仿真分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑驱动系统的高速列车动力学分析[J]. 祁亚运,戴焕云,高浩,干锋. 振动工程学报. 2019(01)
[2]重载列车电控空气制动系统纵向冲动影响分析[J]. 吴萌岭,祝露,田春. 同济大学学报(自然科学版). 2018(07)
[3]轮轨垂向力制动台连续测量系统[J]. 王安吉,张兵,刘晓曼. 中国测试. 2018(04)
[4]牵引及制动操纵对重载机车轮轨动力作用的影响[J]. 刘鹏飞,王开云,张大伟. 中国铁道科学. 2017(02)
[5]重载列车纵向冲动动力学分析及试验研究[J]. 孙树磊,丁军君,周张义,李芾,徐力. 机械工程学报. 2017(08)
[6]高速动车组在直接转矩控制下的机电耦合模型[J]. 陈双喜,邓小军. 铁道科学与工程学报. 2015(06)
[7]重载货车坡道制动动力学及轮轨磨耗研究[J]. 李亨利,李芾,付茂海,王璞. 铁道科学与工程学报. 2014(03)
[8]高速列车牵引传动系统与牵引网谐振机理[J]. 刘建强,郑琼林,杨其林. 电工技术学报. 2013(04)
[9]列车空气制动与纵向动力学集成仿真[J]. 魏伟,赵旭宝,姜岩,张军. 铁道学报. 2012(04)
[10]制动力对机车直线运行安全性的影响[J]. 阳光武,肖守讷,马卫华. 西南交通大学学报. 2010(05)
博士论文
[1]高速列车—轨道三维刚柔耦合动力学研究[D]. 凌亮.西南交通大学 2015
[2]铝合金城市轨道车辆室内噪声预测与控制研究[D]. 左言言.江苏大学 2011
硕士论文
[1]轮对模态对轮轨系统性能的影响研究[D]. 刘潇.北京交通大学 2017
[2]轮轨力和轨道不平顺识别方法研究[D]. 杨航.北京交通大学 2016
[3]高速列车牵引传动系统振动特性分析[D]. 崔利通.西南交通大学 2014
[4]大秦线货车故障轨边图像检测系统（TFDS）运用的调查与研究[D]. 苗文海.西南交通大学 2015
[5]高速动车曲线通过动态性能仿真研究[D]. 杨茜茜.中南大学 2013
[6]200km/h机车制动工况下动力学分析[D]. 赖奎.西南交通大学 2013
[7]高速车辆振动及平稳性分析[D]. 魏家沛.兰州交通大学 2013
[8]机车粘着控制驱动动力学仿真研究[D]. 勾洪浩.西南交通大学 2013
[9]基于SIMPACK的某型轨道车辆动态性能仿真研究[D]. 黄安宁.昆明理工大学 2012
[10]高速动车转向架动力学性能研究[D]. 张晖.中南大学 2011
本文编号：3642612
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 研究问题的提出
1.1.2 研究目的和意义
1.1.2.1 研究目的
1.1.2.2 研究意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 高速列车动力学研究现状
1.2.2 高速列车牵引制动动力学研究现状
1.2.3 存在问题分析
1.3 研究内容与技术路线
2 高速列车动力学性能评价方法
2.1 稳定性
2.1.1 临界速度
2.1.2 脱轨系数
2.1.3 轮重减载率
2.1.4 轮轴横向力
2.1.5 轮轨垂向力
2.2 平稳性
2.3 本章小结
3 高速列车动力学模型的建立
3.0 动力学模型近似化处理
3.1 轮轨动力学模型
3.1.1 轮轨间的几何关系
3.1.2 轮轨法向力计算模型
3.1.3 轮轨蠕滑力计算模型
3.2 车辆动力学模型
3.2.1 构架模型
3.2.2 悬挂系统模型
3.2.3 车辆模型
3.3 线路模型
3.3.1 曲线超高
3.3.2 曲线最小半径
3.3.3 缓和曲线
3.3.4 圆曲线
3.3.5 线路激扰
3.4 牵引与制动系统的数学模型
3.4.1 牵引特性
3.4.2 制动特性
3.4.3 阻力特性
3.5 高速列车整车联合仿真模型
3.6 本章小结
4 不同工况下动力学性能分析
4.1 惰性工况下动力学性能
4.1.1 临界速度
4.1.2 脱轨系数
4.1.3 轮重减载率
4.1.4 轮轴横向力
4.1.5 轮轨垂向力
4.1.6 纵向蠕滑力
4.1.7 横向蠕滑力
4.1.8 垂向平稳性指标
4.1.9 横向平稳性指标
4.2 牵引工况下动力学性能
4.2.1 临界速度
4.2.2 脱轨系数
4.2.3 轮重减载率
4.2.4 轮轴横向力
4.2.5 轮轨垂向力
4.2.6 纵向蠕滑力
4.2.7 横向蠕滑力
4.2.8 垂向平稳性指标
4.2.9 横向平稳性指标
4.3 制动工况下动力学性能
4.3.1 临界速度
4.3.2 脱轨系数
4.3.3 轮重减载率
4.3.4 轮轴横向力
4.3.5 轮轨垂向力
4.3.6 纵向蠕滑力
4.3.7 横向蠕滑力
4.3.8 垂向平稳性指标
4.3.9 横向平稳性指标
4.4 本章小结
5 基于天棚阻尼控制策略的悬挂系统优化
5.1 悬挂系统分类方式
5.2 天棚阻尼控制策略
5.3 仿真分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑驱动系统的高速列车动力学分析[J]. 祁亚运,戴焕云,高浩,干锋. 振动工程学报. 2019(01)
[2]重载列车电控空气制动系统纵向冲动影响分析[J]. 吴萌岭,祝露,田春. 同济大学学报(自然科学版). 2018(07)
[3]轮轨垂向力制动台连续测量系统[J]. 王安吉,张兵,刘晓曼. 中国测试. 2018(04)
[4]牵引及制动操纵对重载机车轮轨动力作用的影响[J]. 刘鹏飞,王开云,张大伟. 中国铁道科学. 2017(02)
[5]重载列车纵向冲动动力学分析及试验研究[J]. 孙树磊,丁军君,周张义,李芾,徐力. 机械工程学报. 2017(08)
[6]高速动车组在直接转矩控制下的机电耦合模型[J]. 陈双喜,邓小军. 铁道科学与工程学报. 2015(06)
[7]重载货车坡道制动动力学及轮轨磨耗研究[J]. 李亨利,李芾,付茂海,王璞. 铁道科学与工程学报. 2014(03)
[8]高速列车牵引传动系统与牵引网谐振机理[J]. 刘建强,郑琼林,杨其林. 电工技术学报. 2013(04)
[9]列车空气制动与纵向动力学集成仿真[J]. 魏伟,赵旭宝,姜岩,张军. 铁道学报. 2012(04)
[10]制动力对机车直线运行安全性的影响[J]. 阳光武,肖守讷,马卫华. 西南交通大学学报. 2010(05)
博士论文
[1]高速列车—轨道三维刚柔耦合动力学研究[D]. 凌亮.西南交通大学 2015
[2]铝合金城市轨道车辆室内噪声预测与控制研究[D]. 左言言.江苏大学 2011
硕士论文
[1]轮对模态对轮轨系统性能的影响研究[D]. 刘潇.北京交通大学 2017
[2]轮轨力和轨道不平顺识别方法研究[D]. 杨航.北京交通大学 2016
[3]高速列车牵引传动系统振动特性分析[D]. 崔利通.西南交通大学 2014
[4]大秦线货车故障轨边图像检测系统（TFDS）运用的调查与研究[D]. 苗文海.西南交通大学 2015
[5]高速动车曲线通过动态性能仿真研究[D]. 杨茜茜.中南大学 2013
[6]200km/h机车制动工况下动力学分析[D]. 赖奎.西南交通大学 2013
[7]高速车辆振动及平稳性分析[D]. 魏家沛.兰州交通大学 2013
[8]机车粘着控制驱动动力学仿真研究[D]. 勾洪浩.西南交通大学 2013
[9]基于SIMPACK的某型轨道车辆动态性能仿真研究[D]. 黄安宁.昆明理工大学 2012
[10]高速动车转向架动力学性能研究[D]. 张晖.中南大学 2011
本文编号：3642612
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