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近年来我国城市化历程加快,城镇面积迅速扩张,城市交通问题也越来越严重。地铁在解决城市交通拥堵问题方面作用显著,因其快速、高效、舒适的特点,而被越来越多的人们所接受。但是,地铁在实际运行中,会产生一种以车体为主振型、大幅度的、持续的、横向的低频周期性振动,这种周期性振动就是车体的一次蛇行运动。
针对上述现象,本文从一次蛇行运动机理出发,研究车辆产生一次蛇行运动的条件和改进措施,从而提高轨道车辆系统的安全性和旅客的舒适性。主要研究工作成果具体体现在如下几个方面:
(1)调查研究了国内外对于轨道交通车辆一次蛇行运动的研究历史以及现状,针对论文中涉及到的车体振动、模态识别等原理和内容进行了叙述,并且考虑到轨道车辆系统动力学的特点,对车辆数学建模的理论知识进行了系统的整理归纳。
(2)根据给定的车辆系统参数,建立MATLAB线性化模型,并对模态进行准确地追踪。在模态追踪过程中,根据模态变化过程具有连续性的原理,采用贴近度的方法进行模态识别。在识别公式中,一方面考虑了模态中频率、阻尼比、振型矢量等的权重,另一方面在耦合严重的地方,针对可能出现的识别错误,结合实际计算中模态的特点,对模态进行二次判断,增加了模态识别的准确性,实现了任意车型的模态识别。
(3)对于一次蛇行发生时存在的严重的模态耦合情况,根据模态识别的结果,结合机械系统中的同步振动理论,提出了耦合度的概念,利用耦合度解释了一次蛇行发生时的频率俘获和阻尼比突变现象。
(4)利用控制变量法,研究了单参数下轮轨型面参数和悬挂参数对耦合度的影响,识别出了对耦合度影响较大的参数,为后续决策提供参考。并且,选取对耦合度影响较大的参数,进一步研究了双参数下的耦合度变化情况,进一步揭示了双参数对耦合度的影响情况。
(5)通过遗传算法,实现了任一车辆参数下的最小耦合度的计算,最大限度的减小了车辆系统的一次蛇行运动。
最后,简要的讨论了进一步研究的方向。
针对上述现象,本文从一次蛇行运动机理出发,研究车辆产生一次蛇行运动的条件和改进措施,从而提高轨道车辆系统的安全性和旅客的舒适性。主要研究工作成果具体体现在如下几个方面:
(1)调查研究了国内外对于轨道交通车辆一次蛇行运动的研究历史以及现状,针对论文中涉及到的车体振动、模态识别等原理和内容进行了叙述,并且考虑到轨道车辆系统动力学的特点,对车辆数学建模的理论知识进行了系统的整理归纳。
(2)根据给定的车辆系统参数,建立MATLAB线性化模型,并对模态进行准确地追踪。在模态追踪过程中,根据模态变化过程具有连续性的原理,采用贴近度的方法进行模态识别。在识别公式中,一方面考虑了模态中频率、阻尼比、振型矢量等的权重,另一方面在耦合严重的地方,针对可能出现的识别错误,结合实际计算中模态的特点,对模态进行二次判断,增加了模态识别的准确性,实现了任意车型的模态识别。
(3)对于一次蛇行发生时存在的严重的模态耦合情况,根据模态识别的结果,结合机械系统中的同步振动理论,提出了耦合度的概念,利用耦合度解释了一次蛇行发生时的频率俘获和阻尼比突变现象。
(4)利用控制变量法,研究了单参数下轮轨型面参数和悬挂参数对耦合度的影响,识别出了对耦合度影响较大的参数,为后续决策提供参考。并且,选取对耦合度影响较大的参数,进一步研究了双参数下的耦合度变化情况,进一步揭示了双参数对耦合度的影响情况。
(5)通过遗传算法,实现了任一车辆参数下的最小耦合度的计算,最大限度的减小了车辆系统的一次蛇行运动。
最后,简要的讨论了进一步研究的方向。