城市轻轨车辆选型及动力学性能研究

摘要

随着科技的不断进步,轻轨交通作为解决城市交通问题的途径之一已被广泛接受,并得到了系统性的研究.轻轨车辆具有容量大、噪声低、乘坐舒适、无环境污染、节约能源、比较经济等特点,它作为载运工具在轻轨交通中起着关键的作用.各国研制了种类繁多的轻轨列车,体现了社会需求的多样性,也体现了轻轨车辆的复杂性.中国有必要在借鉴国外经验的基础上研究适合中国国情的轻轨车辆.该文首先阐述了国内外城市轻轨的发展和应用概况以及中国现在存在的问题,介绍了独立车轮的发展现状及其在城市轻轨车辆中的应用前景;接着比较了70％和100％低地板轻轨车辆的优缺点,分析了适合70％低地板轻轨车辆的不同类型转向架的优缺点,选出了适合中国国情的城市轻轨车辆及其适合的转向架;然后用多体动力学仿真软件SIMPACK对70％低地板轻轨车辆建模,并指出了在建模过程中的一些关键零部件的处理方法.利用建立的仿真计算模型,在转向架原始参数的基础上,对拖车的悬挂参数进行了优化,优选出使拖车的综合动力学性能包括横向稳定性、运行平稳性和动态曲线通过性能良好的参数组合.最后,论文分析了城市轻轨车辆的动力学性能.首先对独立车轮的动力学性能进行了分析,包括独立车轮的直线对中能力和曲线通过能力.在直线对中能力分析中,分析不同的踏面锥度对独立车轮直线对中性能的影响;在曲线通过能力分析中,分析了传统轮对转向架和独立车轮转向架动力学性能的差异.最后对整个城市轻轨车辆的线性稳定性、非线性稳定性、曲线通过性能以及舒适度等动力学性能进行了分析.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1论文的选题背景

1.2城市轻轨车辆发展概况

1.2.1城市轻轨车辆总体发展过程

1.2.2国内外城市轻轨车辆发展趋势

1.3独立车轮的发展状况及应用前景

1.3.1独立车轮的特点及其发展现状

1.3.2独立车轮在城市轻轨车辆中的应用

1.4论文的研究内容

第2章70％低地板城市轻轨车辆的选型分析

2.1 70％低地板城市轻轨车辆与100％低地板城市轻轨车辆比较

2.2 70％低地板轻轨车辆选型分析

2.2.1小直径传统轮对拖车转向架

2.2.2单个传统轮对拖车转向架

2.2.3自导向独立旋转车轮转向架

2.2.4独立车轮转向架

2.3低地板轻轨车辆转向架方案设计

2.3.1拖车转向架

2.3.2动车转向架

2.4本章小结

第3章独立车轮轮轨滚动接触研究

3.1轮轨系统坐标系

3.1.1各坐标系的定义

3.1.2各坐标系之间的变换关系

3.2轮轨接触几何关系的求解

3.3独立旋转车轮轮轨蠕滑率

3.3.1轮轨蠕滑率的定义

3.3.2轮轨蠕滑率的求解

3.4蠕滑力和蠕滑力矩的计算

3.5本章小结

第4章 低地板城市轻轨车辆的建模

4.1 SIMPACK的工作环境

4.2低地板城市轻轨车辆动力学模型描述

4.2.1模型的描述

4.2.2动力学模型的处理

4.3低地板城市轻轨车辆动力学仿真模型的建立

4.3.1用SIMPACK建立的低地板城市轻轨车辆动力学仿真模型

4.3.2动力学仿真模型的处理

4.4本章小结

第5章轻轨车辆悬挂参数的优化

5.1动力学性能评定方法和评定标准

5.1.1动力学性能评定方法

5.1.2动力学性能评定标准

5.2一系悬挂参数优化

5.2.1一系纵向定位刚度Kpx对拖车动力学性能影响

5.2.2一系横向定位刚度Kpy对车辆动力学性能影响

5.2.3一系垂向阻尼系数CpZ对车辆动力学性能影响

5.3二系悬挂参数优化

5.3.1二系横向阻尼系数Csy对车辆动力学性能影响

5.3.2二系垂向阻尼系数Csz对车辆动力学性能影响

5.4抗侧滚扭杆装置的扭转刚度Khx对车辆动力学性能影响

5.5本章小结

第6章城市轻轨车辆动力学性能分析

6.1独立车轮动力学性能分析

6.1.1独立车轮直线对中性能分析

6.1.2独立车轮曲线通过性能分析

6.2轻轨车辆的动力学性能分析

6.2.1轻轨车辆的线性稳定性分析

6.2.2轻轨车辆非线性稳定性分析

6.2.3轻轨车辆的曲线通过性能

6.2.4轻轨车辆的平稳性

6.3本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文