重载货车刚柔耦合模型的轮轨接触及振动传递规律研究

为研究重载货车振动特性,以我国轴重最大的某型30 t轴重重载货车为研究对象。首先采用有限元方法建立了轮对的弹性模型,进而在UM软件中进行总体集成,建立了考虑与不考虑轮对弹性的货车刚体模型以及刚柔耦合振动模型,给出了柔性体轮对的自由振动模态,以及柔性轮对的建模方法,对比分析了轮轨接触关系以及2种模型不同位置的振动加速度。结果显示,柔性轮对的弹性结构不仅能缓和轮轨之间的刚性作用,而且还缓和了中央悬挂以下的刚性振动,由于中央悬挂发挥了较好的隔振性能,故轮对柔性建模对车体、摇枕的振动影响较小。因此开展轮对柔性振动研究及其动态影响对于重载铁路车辆装备设计具有重要意义。     

轮对-曲线轨道非线性接触系统垂向振动分析

轨道超高是高速列车曲线行驶的主要参数之一,直接影响到车辆的安全性和轨道的耐久性。为研究轮轨垂向振动状态下曲线轨道超高的影响规律,基于动力学理论建立轮轨三维实体非线性接触的有限元模型,采用瞬态动力学分析方法,在曲线轨道高低不平顺激励下研究曲线轨道超高对轮对-曲线轨道非线性接触系统的动力影响。研究结果:低速在较大超高的轨道上行驶会增大车体横向振动,不同超高的舒适速度为190 km/h;车体垂向振动随着速度的增大受超高的影响逐渐减小;倾覆系数随着速度的增大呈非线性增大,内外侧轮轨脱轨系数差异在低速较大超高轨道中最大,且随着超高的增大差异逐渐减小;速度超过160 km/h时,轨距动态扩大量会迅速增大,超高会增加轨距动态扩大量,建议采取拉杆等措施予以加固;钢轨、轨枕及道床垂向振动随着车速增大而增大,超高影响较小,可忽略;超高引起内外侧轮轨接触应力完全不一致,法向接触应力以内侧轮轨较大,切向接触应力以外侧轮轨较大;速度超过160 km/h时,轮轨接触斑动态总滑动量会迅速增大,轨道超高会引起内侧轮轨接触斑动态滑动量大于外侧,其差值随着超高的增大而增大。     

重载车辆不同行驶条件下沥青路面结构动态响应分析

重载车辆在不同行驶条件下对路面的破坏程度有所不同,为定量分析何种行驶条件对路面影响最大,从实际路面结构出发,采用有限元仿真模拟对比分析重载车辆在匀速、制动和加速3种行驶状态下对路面不同结构层的动态响应影响规律,以制动为车辆行驶条件,进一步分析不同水平力系数Φ(0.3、0.5、0.7、0.9)对路面结构动态行为的影响。结果表明,3种行驶状态下路面结构层的横向应力和竖向应力差距均在10%左右;而路面结构层在减速和加速行驶状态下的纵向应力和纵向剪应力较匀速增涨幅度可达100%～150%;在分析的Φ范围内,横向应力和竖向应力极值在相邻水平力系数下变化幅度为1%～5%,而纵向应力和纵向剪应力极值随水平力系数的增加而变大,最大差值分别为0.596、0.618 MPa。     

基于相机垂直拍摄的机车轮轨相对横移检测系统

为了检测机车动力学性能参数及监测机车运行状态,当前通常采用了基于传感器的 接触式测量方法,因而存在动态测量困难、零漂大和抗干扰能力差等缺点。轮轨接触点位置变 化能直观的反映出机车运行状态,所以设计了一套基于相机垂直拍摄的机车轮轨相对横移检测 系统。该系统将相机垂直安装在转向架上,利用相机相对于转向架保持相对静止的特点,通过 轨道在图像中的坐标变化来测量轮轨的相对横向位移,并分别在无砟和有砟轨道两种不同条件 下实现了机车轮轨相对横移检测、数据显示和存储。实验结果表明,该系统不仅能显示轮轨相 对横向位移,而且对检测环境有较强的适应性,这对进一步探索和评价机车运行安全性机理有 重要意义。     

提升机盘式制动系统的仿真研究

将提升机盘式制动器和液压系统结合为一个系统，建立了制动过程的力学模型来研究其时域动态特性，建立了提升机工作制动时正常开闸、施闸以及安全制动时二级制动的闸瓦运动仿真模型。以某煤矿的副井参数为例进行分析，得出提升机制动系统各制动参数的变化规律。从而验证了模型的正确性。     

中间轴自由横动量对2C0机车动力学性能影响分析

通过动力学仿真软件SIMPACK建立了一种2C0转向架机车模型，在该模型中，首先分析了中间轴自由横动量的变化对机车曲线通过性能的影响，其中主要分析了机车通过曲线时各轮对的脱轨系数值、轮重减载率、外轮导向力和轮缘磨耗随中间轴自由横动量的变化情况。接着分析了中间轴自由横动量的变化对机车横向平稳性的影响。得出通过设置合理的中间轴自由横动量可以改善机车的曲线通过性能，而且该措施不会对机车的横向平稳性产生大的负面影响。     

基于LTR动态预测的重载车辆防侧翻滑膜控制研究

为改善重载汽车的主动防侧翻能力,提出基于LTR动态预测的重载汽车防侧翻差动制动控制方法。针对重载汽车的实际干扰,将其简化为三自由度重载车非绊倒型侧翻动力学模型,以最大横向载荷转移率为控制目标,融合差动制动控制原理设计了可动态预测重载汽车侧翻且主动防侧翻的ABS差动制动控制方法;应用滑膜控制实时调控差动制动系统制动力,保证车辆的转向性能及制动性能。利用TruckSim及Matlab/Simulink进行联合仿真,并在车辆有较大负载的情况下选取了角阶跃实验及Fish-Hook实验2种典型工况对算法进行仿真测试分析。结果表明,该控制模型能够有效提高车辆的防侧翻能力,改善车辆的操纵稳定性。     

基于空簧气动响应的高速列车交会动力学分析

空气弹簧的动态特性受其内部压力影响较大，为了更深入地分析动车组高速交会时的运行安全性，需要考虑空气弹簧在交会流场下的气动响应。将空气弹簧的气动流体力学模型与某型动车组的整车动力学模型相结合，以列车交会气动流场压力的时间历程作为空气弹簧与车体的外部激励，分析了动车组以不同车速交会时的动力学特性。研究结果表明，交会车速越高，空气弹簧的内压波动幅度越大；会车中车体的垂向平稳性优于横向平稳性；轮轨垂向力与轮重减载率受会车流场的影响较小，在会车时有较大的安全余量；当两车以450 km/h车速交会时，空气弹簧内压波动     

基于盘-块面弹簧接触的动力学模型的制动抖动分析

考虑制动盘-块间采用面弹簧接触方式建立一种6自由度制动系统动力学模型,推导出对应的动力学微分方程,并且构建Simulink模型。采用抖动"故障盘"的端面跳动SRO(surface run-out)与薄厚差DTV(disc thickness variation)的叠加位移曲线作为系统输入,仿真得到制动压力波动BPV(brake pressure variation)与制动力矩波动BTV(brake torque variation)时域响应。然后,分别以抖动"故障盘"的实测DTV曲线、SRO曲线以及SRO与DTV的叠加曲线作为仿真的输入,对比台架试验结果与3种不同输入下的仿真结果,以验证所构建的盘-块面弹簧接触动力学模型的正确性以及模型仿真输入改进方法的正确性。接着,通过改变台架试验以及仿真过程中的制动液压,研究制动系统的初始制动液压对制动压力波动BPV与制动力矩波动BTV时域响应的影响。最后,以台架试验结果作为基准值,将单点接触模型的仿真结果与所提出模型的仿真结果进行对比。结果表明:采用SRO与DTV的叠加曲线作为仿真的输入所得到的仿真结果与台架试验结果更加吻合,制动系统的初始制动液压力对制动力矩波动幅值的影响很小,所提出的动力学模型在预测制动抖动方面具有更高的准确性。     

车辆转向架Hopf分岔分析

针对Cooperrider简单转向架模型，分析了铁路车辆转向架的亚临界Hopf分岔特性。利用数值方法研究了不同非线性力作用下转向架的横向稳定性，得到轮轨饱和力、蠕滑力、纵、横向阻尼力、轮缘死区接触力、踏面斜率以及轮轨间隙对转向架系统线性、非线性临界速度的影响规律。为机车走行部的优化设计提供了参考。     

四轮毂电机电动车对开路面制动能量回收策略研究

以对开路面下四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略为研究对象,以提高对开路面下的制动能量回收效率和制动能量回收时的制动稳定性为目标,考虑制动强度对制动能量回收效率的影响及对开路面对制动稳定性的影响,提出了当两前轮轮毂电机制动力大于制动需求时,仅由两前轮轮毂电机提供制动力,反之,由4个轮毂电机共同提供制动力,对开路面下制动时,依据两侧路面附着系数分配左、右轮制动力的控制策略;基于Matlab/Simulink搭建了制动能量回收控制模型,基于FTP-75工况及对开路面工况,分别对制动能量回收有效性及制动稳定性进行验证,仿真结果表明:一次FTP-75工况下,采用所提的控制策略能够回收0.132kW·h的能量,相对于2个轮毂电机、4个轮毂电机按固定比例提供制动力的控制策略分别提高23.3%、7.3%;在对开路面制动时能够缩小两侧车轮地面制动力的差值,减小车辆横摆力矩,有效提高汽车制动稳定性。     

轨道不平顺与车轨动力响应之间的关系分析

从时域和频域两个方面来研究轨道不平顺与车轨动力响应之间的关系.首先,利用轨道不平顺和轮轨动力学模型来计算轮轨间的动力荷载,加载到轨道有限元模型上得到一定运量下的道床变形和轨道不平顺分布;其次,利用傅立叶变换分别得到了一定运量后轨道不平顺的里程-功率谱、平均功率谱及其拟合谱,分析了不同波长不平顺同道床沉降之间的相关性,并同现场数据相对照.再次,结合现场轨检车的测力轮对数据,包括轨道不平顺、轮载和车体振动加速度,分别从时域和频域两个方面对三者之间的相关性进行分析,并分析了轨道不平顺状态对车轨动力响应的影响程度;最后,认为道床沉降主要影响的是轨道长波不平顺,而对短波不平顺则影响不大,而且从时域和频域来看,轨道不平顺的分布与车体振动加速度的分布相类似,而与轮载分布不同,而且波长较长的轨道不平顺引起车体的振动,它是影响车体振动和车辆运行平稳性的主要因素.     

结合遗传算法的四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略

以四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略为研究对象,提高其制动能量回收效率为目标,确定其动力系统参数,建立四轮毂电机制动能量回收发电模型,并利用遗传算法求解多约束函数,根据遗传算法求解的发电效率模型结果以及轮毂电机制动能量回收影响因素制定能量回收控制策略;基于AVL cruise与Matlab/Simulink搭建制动能量回收控制策略联合仿真模型并区分不同的制动强度,分别在NEDC与CLTCP工况下对制动能量回收控制策略进行仿真分析。结果表明:在NEDC工况下,基于遗传算法的制动能量回收控制策略比AVL cruise的前后电机转矩平均分配控制策略多节约能量28 kJ;在CLTCP工况下,制动能量回收控制策略比AVL cruise控制多节省了3.15%的SOC。     

轨道结构参数对轮轨作用力的影响

以双层弹簧阻尼支承Timoshenko梁作为钢轨的力学模型,在列车荷载作用下钢轨动力响应解的基础上,采用二系质量模型,计算了不同轨下基础参数时的轮轨作用力时程曲线和频谱曲线,分析了轨下基础参数对轮轨作用力的影响.     

基于鲁棒补偿RBF网络的IEHB系统液压力控制

随着车辆电动化与智能化的发展,集成式线控液压制动(IEHB)系统已成为制动系统的发展趋势。由于电动主缸的引入,导致IEHB系统进行压力调节时非线性特性增强,难以实现对轮缸液压力进行精确控制。为此,在对IEHB系统电动主缸非线性分析基础上,提出了一种可行的轮缸压力控制方案。通过采用非线性鲁棒补偿RBF网络的策略,对电动主缸进行控制,同时对液压调节单元关键部件采用开关控制,实现了IEHB系统的轮缸压力控制器设计。通过AMESim与Matlab/Simulink联合仿真平台,对该IEHB系统在不同工况下压力响应跟随闭环特性进行仿真验证。结果表明:所提出的轮缸压力控制策略与电动主缸采用PID控制策略相比展现出更好的追踪表现和鲁棒性。     

消耗公共资源的谋利行为博弈的过度行为均衡点问题研究

在建立了弱再生资源的再生速度模型和谋利行为对资源的消耗模型的基础上,得出了在谋利行为下的弱再生公共资源的均衡曲线与均衡模型.利用此模型分析了个人非理性、个人理性的不同均衡点,研究了这些均衡点之间的关系.     

车轮踏面常规磨耗对高速列车动力学性能的影响

利用线路跟踪试验采得的车轮常规磨耗数据,通过动力学仿真分析了高速列车在不同磨耗阶段时的横向稳定性、运行平稳性和曲线通过性能。以国内某型高速列车为研究对象,利用多体动力学软件VI-rail建立了高速列车动力学模型,并验证了模型的有效性。根据线路跟踪实测数据,获得了车轮镟修后4种不同磨耗阶段下的踏面形状数据。研究不同磨耗程度下车辆运行速度对模型动力学性能的影响,分析车轮动力学性能参数随速度及磨耗量的变化规律。仿真结果发现,车轮踏面磨耗对临界速度、脱轨系数、轮轨横向力及横向平稳性的影响较大,而对轮重减载率、垂向平稳性指标影响较小。研究结果对高速列车踏面外形的优化及踏面检修具有一定的指导意义。     

考虑情绪因素的群体性突发事件等级依赖期望效用模型

群体性突发事件双方非理性的情绪因素使其决策和执行过程都会产生行为偏差。考虑双方群体情绪因素对于事态演化的影响,首先,构建了强势群体与弱势群体的等级依赖期望效用函数;然后,分析了双方在不同情绪下纳什均衡解的存在性。研究表明,考虑双方情绪因素后出现了丰富多样的博弈均衡结果,导致了事态的不同演化方向。首先,当社会弱势群体的抗争能力较弱,强势群体带有较为强烈的悲观情绪时,双方将会达成最为理想的纳什均衡（合作,妥协）。其次,当社会弱势群体的抗争能力较强时,如果双方都是乐观情绪,则任何一方的乐观情绪都有助于增大己方的合作（或妥协）概率;如果双方分别处于乐观和悲观情绪中,则任何一方情绪强度的增大都将降低合作（或妥协）概率。     

考虑车身侧倾的三轴汽车三自由度操纵模型

城市轨道交通轮轨表面短波不平顺是激发线路沿线振动与噪声的主要原因，准确而高效的测量轮轨表面短波不平顺是振动噪声预测、评估及源头控制的重要条件。通过对上海城市轨道交通２号线部分车辆轮踏面不平顺进行现场测试，利用统计分析、1/3倍频和功率谱分析研究了轮踏面不平顺时、频域组成特性。结果表明所测试的轨道交通车辆轮踏面不平顺水平是比较低的，大部分不平顺幅值积聚在3～13 μm ；在短波范围内，波长大于4.0 cm时不平顺状态比ISO3095标准要好，小于2.5 cm时不平顺状态较标准差；主要波长分布在57.7～95.2 cm，且大部分集中在70～80 cm，平均值为72.1 cm。     

个体社会资本与职业收入因果效应的实证分析——基于CGSS2008数据

以某重载铁路上跨引黄隧洞项目为研究对象，建立了重载货车 轨道模型和隧道 围岩 引黄隧洞有限元模型，提取了精确的横、竖向轮轨力，并提出了简化的加载方式；分析了有无道床橡胶减振垫情况下的隧道结构与引黄隧洞的动力响应。分析结果表明：在平底板底部和侧边施加橡胶垫层后，结构位移变化不大，铁路隧道的加速度衰减量最大为49.17%，发生在隧道拱顶位置，最大衰减量为6.8 dB；引黄隧洞交叉断面的最大衰减量为28.79%，发生在边墙位置,衰减最大为5 dB。该研究为类似隧道设计提供理论参考。