转向架重心空间坐标的测定

依托于吉林大学研发的转向架参数测定试验台,提出了基于力矩平衡原理的重心空间坐标测试方法,建立了重心空间坐标的测试模型.被试转向架水平静止状态时测定纵向及横向坐标,垂向坐标的测定需运用试验台电液伺服控制系统将转向架沿纵向倾斜一定角度,分析倾斜状态下转向架的力矩平衡关系.运用齐次坐标变换矩阵原理构建了多六自由度平台复杂耦合运动的位姿反解模型,通过位姿反解得到各作动器协调控制的指令,实现垂向坐标的准确测试.对某型转向架重心坐标进行了测定,试验结果与理论值一致,证明了测试模型的准确性,以及测试方法的可行性.     

转向架回转特性的测定

结合转向架参数测定试验台的结构特点,提出了基于刚体定轴转动定律的转向架回转特性试验方法.借助空间坐标变换理论和空间向量夹角定理建立了回转力矩计算数学模型,利用运动学逆解及正解分别实现了作动器位移控制指令及回转角度实时值的解算.利用该试验台对某型车在回转速度分别为0.2°/s及l°/s下进行了空气弹簧正常、失气状态的实车试验.试验结果表明:各工况转向架的回转阻力系数均小于0.08,符合EN-14363标准要求;车辆曲线行驶的车速及空气弹簧状态对车辆曲线通过性影响均比较显著;通过回转阻力系数实验值与理论计算值的比较分析,验证了试验结果的可信性及所建模型的准确性.     

转向架与车体间的回转阻力矩测定

为更准确地测定不同形式的转向架的回转阻力矩,提出了一种实现转向架与车体间回转阻力矩测试的新型试验台.在阐述了回转阻力矩测定原理基础上,构建了曲线行驶时转向架与车体之间的回转角度数学模型及转向架回转角度时间历程函数,并利用空间运动学实现了作动器位移控制指令的解算.利用该试验台对某型车进行了实车试验.试验结果表明,回转阻力矩系数的实测值与理论计算值相差很小,验证了文中所建模型的正确性和试验台试验结果的可信性.
     

轨道不平顺模拟器位姿反解解算及坡道模拟

为了实现轨道不平顺室内模拟,对轨道不平顺模拟器的双六自由度模拟平台位姿反解进行研究. 结合双六自由度模拟平台几何参数,在14个作动器空间向量表述基础上,利用齐次坐标矩阵建立了轨道不平顺模拟器双六自由度模拟平台位姿反解数学模型. 建立了坡道模拟对应的双六自由度模拟平台位姿协调关系模型,借助于Matlab/Simulink仿真模型进行了位姿反解解算,通过仿真模型解算结果与几何理论计算结果分析对比,表明了两种计算方法结果具有很好的一致性,验证了所建反解数学模型、位姿协调关系模型及仿真模型的准确性.      

转向架测试6自由度模拟平台位姿正解解算

为了实现转向架实际线路运行状态室内台架模拟,对转向架动态测试的6自由度模拟平台位姿正解进行了研究.根据6自由度模拟平台几何结构和参数,利用基于欧拉角的齐次变换矩阵及杆长约束条件建立了以位姿变量为未知量、方程数等于作动器数的6自由度模拟平台位姿正解非线性数学模型,借助于Matlab/simulink仿真环境利用牛顿拉夫逊算法将以位姿元素为变量的非线性数学模型转化为以位姿元素增量为变量、Jacobian Matrix为系数矩阵的线性方程组来求取近似解,结合实例,验证了6自由度模拟平台正解数学模型及算法的准确性及高效性,为转向架测试6自由度模拟平台的运动控制提供了重要的理论基础.     

转向架三轴向转动惯量测试方法

转向架三轴向转动惯量是评估车辆运行性能的重要参数.文中结合转向架参数测定试验台的结构特点,提出了基于振动理论的转向架三轴向转动惯量的试验方法,并构建了转向架三轴向转动惯量测试的数学模型.为实现转向架转动惯量测试时各作动器的控制,文中还建立了基于欧拉角及向量范数的转向架运动平台位姿反解模型,并依托Simulink仿真环境对绕X轴转动惯量测试时运动平台的位姿进行实时解算,得到各作动器伸缩量与时间之间的关系曲线,验证了解算模型的正确性.