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新型双轴宽轮距跨座式单轨车辆曲线通过性分析

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第4期41卷 133-138页

作者：杜子学李云龙重庆交通大学轨道交通研究院重庆400074

新型双轴宽轮距跨座式单轨车辆转向架与现行车辆转向架结构有明显不同,表现为走行轮横向轮距大、走行轮间采用差速器结构连接,有导向轮、无稳定轮。通过对其曲线通过性的研究和分析,以确认新型转向架方案的合理性。将导向轮径向力、走... 详细信息

新型双轴宽轮距跨座式单轨车辆转向架与现行车辆转向架结构有明显不同,表现为走行轮横向轮距大、走行轮间采用差速器结构连接,有导向轮、无稳定轮。通过对其曲线通过性的研究和分析,以确认新型转向架方案的合理性。将导向轮径向力、走行轮垂向力、车体侧滚角、导向力矩、走行轮侧偏角和倾覆系数等作为车辆曲线通过性评价指标,构建了基于新型转向架结构特征的跨座式单轨车辆动力学模型,在此基础上进行了曲线通过性分析,并与现行单轨车辆曲线通过性进行了分析对比。研究结果表明:新型双轴宽轮距跨座式单轨车辆具有良好的曲线通过性,转向架结构创新有效。

关键词：车辆工程单轨车辆新型双轴宽轮距跨座式曲线通过性动力学仿真

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单轨车辆线性建模的参数提取与自平衡控制

单轨车辆线性建模的参数提取与自平衡控制

作者：周全广东工业大学

学位级别：硕士

随着科学技术的快速发展,小型的电动平衡单轨车辆有望成为人们出行环保、廉价、安全的交通工具,进而解决汽车时代带来的空气污染、道路和停车场拥挤等一系列的社会问题。在单轨车辆自平衡控制领域的研究中,绝大多数采用的方案是基于非... 详细信息

随着科学技术的快速发展,小型的电动平衡单轨车辆有望成为人们出行环保、廉价、安全的交通工具,进而解决汽车时代带来的空气污染、道路和停车场拥挤等一系列的社会问题。在单轨车辆自平衡控制领域的研究中,绝大多数采用的方案是基于非线性动力学模型,使用机械飞轮等提供倾侧扭矩的设备来使车辆保持平衡。但是使用机械飞轮的方案不仅提高了车辆的功耗并且使其造价也大幅提高,不利于环保和产业化。因此,本文提出一种新的单轨车辆自平衡控制的方法。并且由于已知文献中没有基于线性化的动力学模型在不使用机械飞轮的情况下利用线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)进行自平衡控制的方案,所以在不使用机械飞轮的情况下基于我们建立的线性化的动力学模型,为单轨车设计一种LQR控制器来实现对单轨车的自平衡控制具有创新性。同时利用matlab对设计的LQR控制器进行了仿真,并且搭建了单轨车物理样机来验证控制器的有效性。理论和实验都表明,我们设计的LQR控制器对单轨车辆系统自平衡控制有效,并且不需要飞轮等提供倾侧扭矩的设备。本文的主要研究内容如下:(1)描述了单轨车的结构并且分析了单轨车的自由度。通过建立了广义的坐标来描述了单轨车的一些几何参数,然后分析了单轨车与地面接触的完整和非完整约束,建立了单轨车辆的约束方程,通过拉格朗日法对单轨车辆进行动力学建模,利用数学方法消去了约束方程和拉格朗日因子得到非线性的动力学方程并且对其进行了线性化。(2)调研了常见的单轨车辆自平衡控制的方法的特性。根据单轨车建模的特性选择了LQR的控制方法为单轨设计控制器,通过数学推导为单轨车系统设计了LQR的控制器,并且对设计的控制器进行matlab仿真。(3)根据建模的参量设计了单轨车三维的结构模型,完成了单轨车各个硬件模块的选型并设计了单轨车的硬件系统,设计了各硬件模块的软件程序和整体的软件程序。完成物理样机的设计和开发。(4)基于我们设计的物理样机我们进行了单轨车控制的各个参数的提取,并且通过设计实验验证了我们提取出的参数的正确性为自平衡控制做好了基础。进行了单轨车的自平衡调试路测,通过慢速和快速两组自平衡控制实验,提取出了两组实验的参数,通过路测的观察和提取出的实验参数的分析对比得出我们控制方法的有效性。

关键词：单轨车辆线性模型自平衡控制 LQR控制器参数提取

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单轨车辆耦合动力学模型与振动响应特性

振动．测试与诊断 2017年第3期37卷 462-468页

作者：文孝霞杜子学许舟洲尹燕莉隗寒冰重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆交通大学轨道交通研究院重庆400074

为了研究单轨车辆在设计车速范围内的振动响应特性,进而评价单轨车辆运行平稳性与舒适性能,分析了单轨车辆走行轮、导向轮、稳定轮和转向架中央牵引装置及车体间的拓扑关系,利用Hamilton方程构建了包含走行轮与轨道梁顶部,导向轮、稳定... 详细信息

为了研究单轨车辆在设计车速范围内的振动响应特性,进而评价单轨车辆运行平稳性与舒适性能,分析了单轨车辆走行轮、导向轮、稳定轮和转向架中央牵引装置及车体间的拓扑关系,利用Hamilton方程构建了包含走行轮与轨道梁顶部,导向轮、稳定轮与轨道梁侧部等三向轮轨接触对的单轨车辆空间耦合系统动力学模型,并对单轨的PC轨道梁走行面及轨道梁左、右两侧部轨面的不平度进行了数值模拟。基于空间耦合动力学模型,以轨道不平度为激励源,设定车辆以某一恒定速度在直线轨道上运行,获取了单轨车辆的振动响应特性,并与实车测试结果对比分析,验证了单轨空间耦合动力学模型的正确性。在此基础之上,获取了单轨车辆不同设计车速下的振动响应特性,对单轨车辆的运行平稳性和舒适性进行了评价。结果表明,单轨车辆的舒适性能优良,运行平稳性能处于优秀等级。

关键词：单轨车辆耦合动力学模型接触模型轨道不平激励振动平稳性

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跨坐式单轨车辆辅助导向装置的输出特性

机械工程学报 2020年第24期56卷 135-146页

作者：季元进黄有培任利惠冷涵葛方顺孙泽良同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

单轨车辆的走行部径向通过曲线时可以减小走行轮的磨耗和导向轮的载荷。以跨坐式单轨车辆辅助导向装置的几何关系和油气弹簧的力学特性为出发点,推导辅助导向装置产生力矩与转向架和车体之间摇头角度的解析关系。建立有辅助导向装置时... 详细信息

单轨车辆的走行部径向通过曲线时可以减小走行轮的磨耗和导向轮的载荷。以跨坐式单轨车辆辅助导向装置的几何关系和油气弹簧的力学特性为出发点,推导辅助导向装置产生力矩与转向架和车体之间摇头角度的解析关系。建立有辅助导向装置时车辆稳态曲线通过的力学模型,分析辅助导向装置能够使转向架在圆曲线上处于径向位置的条件,并利用多刚体动力学软件建立跨坐式单轨车辆的稳态曲线通过验证模型。通过理论分析和模型仿真计算发现,当合理油压弹簧预压力选择合适的数值时,辅助导向装置的输出力矩与二系悬挂的回转力矩相互抵消,走行部的摇头角接近零,能够使转向架在圆曲线上处于径向位置,并有效缓解走行轮与导向轮的磨耗。

关键词：单轨车辆辅助导向径向调节动力学

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基于协同仿真的单轨车辆动力学建模

北京航空航天大学学报 2007年第6期33卷 736-738,747页

作者：张宏兵丁能根王洪臣北京航空航天大学汽车工程系北京100083

为研究单轨车辆的动力学特性,建立了驾驶员-车辆闭环协同仿真模型.该模型由2部分组成,其中车辆多体模型采用Adams软件建立,而基于“单点预瞄最优曲率模型”理论的驾驶员模型在Matlab中建立.分别设计了双移线和蛇行行驶工况,对模型进行... 详细信息

为研究单轨车辆的动力学特性,建立了驾驶员-车辆闭环协同仿真模型.该模型由2部分组成,其中车辆多体模型采用Adams软件建立,而基于“单点预瞄最优曲率模型”理论的驾驶员模型在Matlab中建立.分别设计了双移线和蛇行行驶工况,对模型进行协同仿真.结果表明该驾驶员-车辆闭环模型可以较好地跟随所设定的路径,证明了模型的合理性.所建立的协同仿真模型为研究单轨车辆的动力学特性提供了一种有效手段.

关键词：单轨车辆计算机仿真驾驶员-车辆闭环模型

跨座式单轨车辆动力学性能分析及评价指标研究综述

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铁道技术标准（中英文） 2023年第11期5卷 1-5,13页

作者：肖乾汪寒俊陈道云宾浩翔常运清葛一帆华东交通大学机车车辆智能运维铁路行业重点实验室江西南昌330013

为解决跨座式单轨车辆动力学性能评价指标不全面不系统问题,本文就目前针对跨座式单轨车辆动力学性能及评价指标的研究进行了系统性的总结。由于跨座式单轨列车转向架结构独特,运行、导向机理及轮轨之间的接触关系与传统铁道列车均有不... 详细信息

为解决跨座式单轨车辆动力学性能评价指标不全面不系统问题,本文就目前针对跨座式单轨车辆动力学性能及评价指标的研究进行了系统性的总结。由于跨座式单轨列车转向架结构独特,运行、导向机理及轮轨之间的接触关系与传统铁道列车均有不同,导致跨座式单轨车辆的动力学性能及动力学性能评价指标与传统铁道列车差别很大。对此,本文总结了国内外学者对单轨列车动力学性能及车-轨耦合振动响应特性进行的研究,结果表明:目前国内对跨座式单轨车辆动力学性能评价指标的研究通常是采用理论计算和数值模拟相结合的方法,但实测得到的跨座式单轨车辆参数较少,使得研究建立的动力学模型不够准确,这使得国内外都还没有建立一套通用的适用于单轨车辆的动力学性能评价指标。

关键词：单轨车辆动力学性能曲线通过性能车轨耦合动力学评价标准

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阿尔斯通Innovia型单轨车辆

国外铁道机车与动车 2023年第5期 24-26页

作者： [英]Keith Fender 李军亮(译) 张霓虹(校) 不详

阿尔斯通公司为埃及新行政首都的单轨线路生产70列Innovia型单轨列车,文章对该型列车的设计和制造情况作了介绍。

关键词：阿尔斯通 Innovia 单轨车辆自动驾驶模式

基于单点预瞄最优曲率模型的单轨车辆驾驶员模型

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机械工程学报 2008年第11期44卷 220-223,228页

作者：丁能根冉晓凤张宏兵北京航空航天大学汽车工程系北京100083

单轨车辆动力学特性研究一般需要一个合适的驾驶员模型。基于郭孔辉的单点预瞄最优曲率模型,利用车辆转向时的Ackerman几何关系和稳态转向时横垂面内力的平衡分别确定目标转向角和目标侧倾角,建立适用于单轨车辆的驾驶员模型。模型重点... 详细信息

单轨车辆动力学特性研究一般需要一个合适的驾驶员模型。基于郭孔辉的单点预瞄最优曲率模型,利用车辆转向时的Ackerman几何关系和稳态转向时横垂面内力的平衡分别确定目标转向角和目标侧倾角,建立适用于单轨车辆的驾驶员模型。模型重点考虑了驾驶员的预瞄、驾驶员对转向手把的转向力矩输入、驾驶员上半身在车座上绕通过髋部的纵向轴线转动的侧倾力矩输入以及驾驶员的动作滞后。为使实际转向角和侧倾角跟随目标转向角和目标侧倾角变化,转向力矩和侧倾力矩皆采用PD控制。采用ADAMS软件建立了驾驶员—车辆闭环动力学模型,并按双移线和蛇行两种典型行驶工况进行仿真。仿真结果表明车辆可以很好地跟随所设定的路径,验证了驾驶员模型的合理性。所建立的驾驶员模型适用于单轨车辆人—车闭环控制模型的动力学仿真研究。

关键词：驾驶员模型单轨车辆预瞄

跨座式单轨车辆走行轮磨耗影响因素及规律研究

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轨道交通材料 2022年第1期1卷 18-23页

作者：文孝霞黄淋奎田云坤重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

针对跨座式单轨车辆走行轮胎存在较严重的磨耗以及偏磨现象,利用VPG技术理念,建立单轨车辆“转向架-走行轮系-轨道梁”系统耦合有限元模型,以摩擦功总和及摩擦功偏度值分别作为磨耗和偏磨耗评价指标,探索水平轮径向刚度、同轴走行轮胎... 详细信息

针对跨座式单轨车辆走行轮胎存在较严重的磨耗以及偏磨现象,利用VPG技术理念,建立单轨车辆“转向架-走行轮系-轨道梁”系统耦合有限元模型,以摩擦功总和及摩擦功偏度值分别作为磨耗和偏磨耗评价指标,探索水平轮径向刚度、同轴走行轮胎中心距和走行轮胎充气压力对走行轮磨耗性能彩响及规律。结果表明:过大詢水平轮径向刚度会加剧前左走行轮和后左走行轮的磨耗以及偏磨耗程度;走行轮胎面摩擦功总和随着走行轮胎中心距的增天而增大,中心距420 mm是变化程度餉临界值;适当增大轮胎充气压力可以有效改善走行轮胎的磨耗以及偏磨耗状态。

关键词：单轨车辆径向刚度中心距充气压力磨耗分析