轻轨车辆独立旋转车轮转向架导向技术研究

摘要

独立旋转车轮由于取消了车轴而可以使轻轨车辆地板面做得很低，方便乘客上下车。但由于取消了刚性连接车轴，左、右车轮可以独立旋转，导致独立旋转车轮缺少纵向蠕滑力矩而丧失导向能力。因此，独立旋转车轮在实际运行中容易偏向钢轨一侧，造成车轮偏磨，同时加剧了钢轨磨耗，降低了车辆动力学性能。所以，低地板轻轨车辆的研究热点自然转向了独立旋转车轮导向问题。
　　本文首先综述了国内外低地板轻轨转向架导向技术，然后针对4种典型低地板轻轨转向架的动力学性能进行了系统的分析，分别为小轮径刚性轮对、横向耦合独立旋转车轮、纵向耦合独立旋转车轮和独立旋转车轮4种低地板轻轨转向架，主要从导向性能、稳定性、平稳性和安全性几个方面进行对比研究，总结出各种轻轨转向架的优缺点。
　　由于机械耦合较为复杂，独立旋转车轮轻轨转向架动力学性能较差，随着电气控制技术的发展成熟，机电耦合主动导向控制技术成为独立旋转车轮轻轨转向架的研究热点。机电耦合控制技术可以去除机械耦合的复杂结构，且不受传动距离的限制。本文通过SIMPACK和SIMULINK进行联合仿真，系统分析了不同控制增益下左右车轮无转速差时的导向性能。另外，为了解决低地板轻轨车辆通过小曲线时轮缘触碰钢轨问题，进行了有转速差的主动导向控制策略研究。研究发现，在采用合适的控制增益时，进行特定的转速差控制，可以使独立旋转车轮沿轨道中心线运行，很好地解决了轮缘磨耗问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景

1．2 城市轻轨车辆发展概况

1．3 100％低地板轻轨车辆技术特点

1．4 国内外研究现状

1．5 本文研究的内容

第2章 轻轨车辆独立旋转车轮导向机理与技术

2．1 传统刚性轮对导向机理

2．2 独立旋转车轮导向机理

2．3 100％低地板轻轨转向架导向技术概况

2．3．1 横向耦合自导向独立旋转车轮转向架

2．3．2 纵向耦合自导向独立旋转车轮转向架

2．3．3 径向调节独立旋转车轮转向架

2．3．4 主动导向控制技术

2．4 本章小结

第3章 轻轨车辆动力学模型的建立

3．1 轻轨车辆研究对象

3．2 动力学模型处理方法及边界输入

3．2．1 动力学计算模型处理

3．2．2 动力学模型边界输入

3．3 低地板轻轨车辆动力学模型建立

3．4 本章小结

第4章 轻轨车辆导向能力与动力学性能分析

4．1 轻轨转向架导向能力分析

4．1．1 直线复位能力分析

4．1．2 曲线导向能力分析

4．2 轻轨车辆稳定性分析

4．3 轻轨车辆运行平稳性分析

4．4 轻轨车辆运行安全性分析

4．5 本章小节

第5章 轻轨车辆独立旋转车轮主动导向技术研究

5．1 独立旋转车轮主动导向控制原理

5．2 左右车轮转速差为零的主动导向技术仿真

5．3 曲线通过差速控制主动导向技术仿真

5．4 基于不同轮对摇头刚度的主动导向技术仿真

5．5 本章小节

结论与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文