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为了防止车辆通过曲线时发生折弯变形,单车体型的有轨电车安装了液压防折弯系统。本论文研究了液压防折弯系统对四模块单车体型100%低地板有轨电车动力学性能的影响。
根据液压防折弯系统的结构和工作原理,合理简化液压元件数学表达,基于流体力学和力平衡方程推导了液压防折弯系统的理论模型,并建立了MATLAB/SIMULINK动力学仿真模型。
分析了液压防折弯系统的刚度和阻尼特性。一方面,由于刚度方程为超越方程,无法求得解析解,利用数值仿真模拟得到液压防折弯系统的刚度随作用时间增加而衰减;另一方面,防折弯系统的结构决定了系统阻尼曲线存在一个转折点,具体表现为二次曲线与线性曲线的组合。另外,还分析了液压元件参数对系统阻尼和刚度特性的影响规律,提出了系统阻尼的线性等效方法。
结合液压防折弯系统MATLAB/SIMULINK仿真模型,建立了纵向耦合独立车轮的四模块单车体型100%低地板有轨电车的SIMPACK/SIMULINK动力学联合仿真模型,通过分析防折弯系统和车辆动力学之间的作用效果,验证了联合仿真模型的正确性。
研究了液压防折弯系统对有轨电车通过小半径曲线时动力学性能的影响。结果表明:在单曲线上,装有防折弯系统的单车型四模块有轨电车具有良好的曲线通过性能,与无防折弯系统的车辆相比,防折弯系统能够很好地约束车辆的运动姿态,使得各个车体模块的运动轨迹保持一致,减小车辆横向偏移量,但对其它动力学性能指标的影响比较复杂,既有变好也有变差的情况。在S/C型曲线上,装有防折弯系统的有轨电车同样具有良好的曲线通过性能。当车辆无防折弯系统时,车体与转向架之间的转角会超过设计值,导致车体触碰转向架上的回转止挡,造成轮轨作用力大幅增加,而在防折弯系统作用下,则可避免上述情况。
研究了防折弯系统对典型的车辆牵引/制动故障和推送救援工况的影响。结果表明:在典型牵引/制动故障和推送救援工况下,无防折弯系统车辆的四个车体模块之间摇头角迅速增大,车辆姿态在纵向呈Z字型,各个模块车体触碰到回转止挡,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等动力学性能指标超出规定的安全范围,车辆极容易脱轨;而有防折弯系统则可防止车辆各模块之间Z字型折弯,有效地避免了车辆脱轨。
根据液压防折弯系统的结构和工作原理,合理简化液压元件数学表达,基于流体力学和力平衡方程推导了液压防折弯系统的理论模型,并建立了MATLAB/SIMULINK动力学仿真模型。
分析了液压防折弯系统的刚度和阻尼特性。一方面,由于刚度方程为超越方程,无法求得解析解,利用数值仿真模拟得到液压防折弯系统的刚度随作用时间增加而衰减;另一方面,防折弯系统的结构决定了系统阻尼曲线存在一个转折点,具体表现为二次曲线与线性曲线的组合。另外,还分析了液压元件参数对系统阻尼和刚度特性的影响规律,提出了系统阻尼的线性等效方法。
结合液压防折弯系统MATLAB/SIMULINK仿真模型,建立了纵向耦合独立车轮的四模块单车体型100%低地板有轨电车的SIMPACK/SIMULINK动力学联合仿真模型,通过分析防折弯系统和车辆动力学之间的作用效果,验证了联合仿真模型的正确性。
研究了液压防折弯系统对有轨电车通过小半径曲线时动力学性能的影响。结果表明:在单曲线上,装有防折弯系统的单车型四模块有轨电车具有良好的曲线通过性能,与无防折弯系统的车辆相比,防折弯系统能够很好地约束车辆的运动姿态,使得各个车体模块的运动轨迹保持一致,减小车辆横向偏移量,但对其它动力学性能指标的影响比较复杂,既有变好也有变差的情况。在S/C型曲线上,装有防折弯系统的有轨电车同样具有良好的曲线通过性能。当车辆无防折弯系统时,车体与转向架之间的转角会超过设计值,导致车体触碰转向架上的回转止挡,造成轮轨作用力大幅增加,而在防折弯系统作用下,则可避免上述情况。
研究了防折弯系统对典型的车辆牵引/制动故障和推送救援工况的影响。结果表明:在典型牵引/制动故障和推送救援工况下,无防折弯系统车辆的四个车体模块之间摇头角迅速增大,车辆姿态在纵向呈Z字型,各个模块车体触碰到回转止挡,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等动力学性能指标超出规定的安全范围,车辆极容易脱轨;而有防折弯系统则可防止车辆各模块之间Z字型折弯,有效地避免了车辆脱轨。