跨坐式单轨车导向轮稳定轮预压力研究

介绍了跨坐式单轨车转向架的工作原理,并依据浮心理论及动力学仿真分析得出跨坐式单轨车导向轮、稳定轮的预压力对保证单轨车的运行安全性、稳定性具有十分重要的作用。通过仿真研究了车辆在通过不同曲线半径时预压力的大小对车辆运行性能的影响,提出了确定导向轮和稳定轮预压力大小的方法。     

跨坐式单轨车辆的耦合转向架

提出了一种新型的跨坐式单轨车辆转向架方案,将相邻车辆的两个单轴走行部通过摇头回转弹簧联系在一起构成耦合转向架。理论分析表明,通过设置合适的耦合回转刚度,耦合转向架在圆曲线上能够处于径向位置,从而消除走行轮的侧偏力和回正力矩,同时减小导向轮的径向力。使用多体动力学软件UM仿真分析了跨坐式单轨车辆耦合转向架的曲线通过性能,仿真结果与理论分析一致。     

基于耦合转向架的跨坐式单轨列车及其动力学性能

为实现跨坐式单轨列车既有低地板车辆结构优势,同时又能提高曲线通过性能,本文基于跨坐式单轨车辆耦合转向架,在相邻车体下部采用耦合转向架,端部车辆采用带有摇枕的单轴转向架,提出了跨坐式单轨列车总体方案。仿真分析表明:新型跨坐式单轨列车的端部转向架和两车之间的耦合转向架在圆曲线上基本能够处于径向位置,消除了走行轮的侧偏力和回正力矩,同时减小了导向轮的径向力。     

跨坐式单轨车辆导向轮受力仿真分析研究

跨坐式单轨车辆的转向架和轨道梁与其他轨道交通系统不同,因而其动力学问题具有自身特点。特别是在车辆的曲线通过性方面,导向轮的受力情况是评价其运行稳定性的主要指标。运用动力学仿真软件Simpack建立了车辆仿真模型,分析得出导向轮在不同速度、不同轨道半径下的受力情况,并拟合出了导向轮的受力公式。     

带差速机构的跨坐式单轨车辆性能研究

借鉴轨道交通车辆差速控制技术,在跨坐式单轨车辆走行系统上增设差速机构,可使左、右走行轮以不同转速通过曲线,从而达到改善车辆动力学性能、降低走行轮磨损的目的。建立了带差速机构的跨坐式单轨车辆耦合动力学模型。与常规单轨车辆相比,带差速机构跨坐式单轨车辆在曲线工况下走行轮的纵向力、回正力矩降幅明显,车辆动力学性能更优,车辆走行轮磨损也得到有效控制。     

走行轮垂向刚度对跨座式单轨车辆曲线通过性能的影响

考虑到跨座式单轨车辆通过曲线时主要靠导向轮来导向,导向轮径向力大小是评价单轨车辆曲线通过性能的一个重要指标。运用多体动力学仿真分析软件ADAMS建立单轨车辆仿真模型。在轨道半径和超高都不变的情况下,车辆以恒定的速度运行,通过改变走行轮垂向刚度的大小来分析导向轮所受径向力情况以及对车辆曲线通过性能的影响。单轨车辆仿真分析研究表明,走行轮垂向刚度的大小对车辆的曲线通过性能有很大影响。     

跨座式单轨车曲线通过性能评价指标研究

跨座式单轨车因其结构与传统的铁道车辆存在一定的差异,导致传统铁道车辆动力学性能的评价标准不再完全适用。本文借鉴《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB 5599—1985),根据跨座式单轨车的固有特点及其实际运用经验,提出以导向轮导向力、转向架导向力矩、车体浮心高度、走行轮轮重减载率、走行轮胎侧偏角以及走行轮胎最大垂向作用力等评价指标来对跨座式单轨车的曲线通过性能进行评价,并对各个评价指标进行了详细的分析研究。     

基于遗传算法的跨座式单轨车辆曲线通过性能研究

跨座式单轨车辆曲线行驶时主要依靠导向轮导向,因此,前后转向架导向轮径向力大小是评价单轨车辆曲线通过性能的重要指标。运用遗传算法和动力学分析软件ADAMS进行联合仿真,对跨座式单轨车辆基于曲线的通过性能进行研究。     

基于ADAMS的悬挂式单轨车辆曲线通过性能分析

在分析日本千叶悬挂式单轨车辆的总体和转向架结构基础之上,通过对其各个零部件结构和连接关系的简化处理,利用ADAMS分析软件建立车辆仿真模型。以导向轮径向力最大值作为车辆曲线通过性能的评价指标,分别在不同车辆速度、不同走行轮侧偏刚度条件下,研究导向轮径向力的动态变化规律及其对车辆曲线通过性能的影响。结果表明,在确保车辆具有良好曲线通过性能的前提下,导向轮径向力分别随着车辆速度、走行轮侧偏刚度的增加而增大。     

悬挂式单轨车辆导向力矩优化研究

从车辆设计及系统动力学参数优化的角度出发探索优化悬挂式单轨车辆导向性能的方法。首先对悬挂式单轨车辆结构进行分析,在此基础之上建立悬挂式单轨车辆拓扑构型关系和基于多体动力学的动力学仿真模型;然后对悬挂式单轨车辆系统动力学参数进行灵敏度分析,筛选出对悬挂式单轨车辆导向力矩影响显著的参数;最后以影响显著的系统动力学参数作为优化设计变量,以车辆曲线通过性能和平稳性作为优化约束条件,采用NSGA-Ⅱ遗传算法作为优化算法,运用多体动力学软件(ADAMS)与多目标优化软件(modeFRONTIER)联合对悬挂式单轨车辆导向力矩进行优化分析,并对优化结果的有效性和可行性进行验证。优化结果表明:在满足给定约束条件下,当空气弹簧垂向刚度、空气弹簧横向刚度、走行轮垂向刚度、走行轮侧偏刚度、导向轮径向刚度达到最优解时,悬挂式单轨车辆的导向力矩降低了26.57%～38.57%,悬挂式单轨车辆的导向性能得到了有效提高。     

跨坐式单轨车辆的临界横向力与曲线限速

在离心力的作用下,跨坐式单轨车辆走行部一侧的稳定轮减载。根据稳定轮刚刚脱离轨面这一临界状态,定义此时车体离心力为临界横向力。采用达朗贝尔原理将跨坐式单轨车辆通过曲线的动力学问题转换为静力学问题,推导出临界横向力和稳定轮预压力之间的关系公式,并利用多体动力学软件UM验证了公式的准确性。依据临界横向力公式,从舒适度角度计算稳定轮预压力的合理取值,得到曲线最高限制速度和最低限制速度与稳定轮预压力、轨道梁超高率以及曲线半径之间的关系。结果表明:临界横向力与稳定轮和导向轮的预压力成线性关系;考虑运行安全性和舒适度要求,本文中车辆的稳定轮和导向轮预压力设置为7kN时,轨道梁最大超高率设置为6%比较合适。     

跨坐式独轨车辆动力学模型及仿真

采用线性化的轮胎模型建立跨坐式独轨车辆的动力学方程。模型考虑走行轮的径向刚度、侧偏效应和纵向滑转,对导向轮和稳定轮则考虑其径向刚度和侧偏效应。用面向对象的建模方法,应用MATLAB/Simulink软件,编制跨坐式独轨车辆动力学图形化仿真程序。通过仿真分析跨坐式独轨车辆通过曲线和轨道梁错接头时的响应特性表明,导向轮胎和稳定轮胎的预压力大小对跨坐式独轨车辆的稳定性、安全性以及平稳性等有着重要的影响。讨论确定导向轮和稳定轮合理的预压力的方法,给出初始加紧力具体数值。     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

跨座式单轨车辆转向架构架结构疲劳寿命分析

以跨座式单轨车辆转向架构架为研究对象,利用有限元方法对其结构进行强度分析,以分析计算结果为基础,结合材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,计算疲劳寿命.结果表明跨座式单轨车辆转向架构架满足强度和疲劳性能方面的要求.     

跨坐式单轨车辆走行轮轮辋优化设计

跨坐式单轨车辆的转向架结构与其他轨道交通车辆不同,其转向架走行机理差异是关键。为此,从单轨列车轮辋与轮芯的摩擦连接行为、摩擦特性研究入手,将走行轮轮辋圆锥斜面椎角由28°优化为27°。通过静扭试验,验证了优化后的27°轮辋传动性能优于28°轮辋。运用Hyperwoks有限元软件计算分析,结果表明优化过后的轮辋刚度与强度均满足设计要求。     

悬挂式单轨车辆走行轮失效对曲线通过及运行平稳性影响的仿真分析

悬挂式单轨车辆走行轮在车辆运行中起到承载和传力的重要作用,其走行轮失效对悬挂式单轨车辆运行性能有重大影响。通过多刚体动力学理论建立悬挂式单轨车轨耦合动力学模型,仿真分析了不同工况下走行轮失效对单轨车辆曲线通过及运行平稳性的影响。仿真结果表明:空载状态下走行轮失效的悬挂式单轨车辆在曲线半径100 m的线路上限速为35 km/h,而满载状态下走行轮失效的车辆一直处于不安全状态,需要尽快行驶到就近站点疏散乘客;同侧走行轮失效对单轨车辆的影响趋势基本一致;在相同行车速度下,走行轮失效时竖向平稳性指标出现了部分数值超过3.0的情况,说明走行轮失效时车辆的运行平稳性会变差。仿真研究结果可为走行轮失效的悬挂式单轨车辆运行提供参考。     

跨座式单轨铁路的特点及其应用前景

跨座式单轨交通系统由线路、车辆系统、机电设备、车辆段及综合维修基地等部分组成,其单轨铁路轨道梁既是承重的桥梁结构,又是支承和导向的轨道;车辆采用橡胶轮胎,通过安装在转向架两侧的导向轮和稳定轮来导向和稳定车体。构造上的特点使得其走行机理、轮轨关系都与常规地铁、轻轨有很大差别。技术上的特点主要体现在车辆的转向架、轨道梁和线路道岔三方面,走行机理完全不同于钢轮———钢轨系统,轨道梁承受较大的扭转荷载。就性能而言,跨座式单轨铁路具有占用空间少,适应地形好,舒适环保等特点。