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跨座式单轨车导向轮和稳定轮运动平台的位姿解算研究

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跨座式单轨车导向轮和稳定轮运动平台的位姿解算研究

作者：潘月吉林大学

学位级别：硕士

铁路运输是我国主要的现代化交通方式,与之具有同样重要地位的还有公路运输,水路运输和航空运输。随着经济快速发展,铁路运输正在逐步占据我国综合运输体系的主导地位。城市轨道交通具有很多传统轨道列车所没有的优点,如良好的节能性,... 详细信息

铁路运输是我国主要的现代化交通方式,与之具有同样重要地位的还有公路运输,水路运输和航空运输。随着经济快速发展,铁路运输正在逐步占据我国综合运输体系的主导地位。城市轨道交通具有很多传统轨道列车所没有的优点,如良好的节能性,较低的行驶噪音,乘坐舒适性好以及较低的投资成本等,故城市轨道交通普遍应用于各国大中型城市。生活品质的提高和社会的进步,使得人民对高速列车行驶的安全性及乘坐舒适性的要求更高。由于跨座式单轨车失稳时可能发生倾覆和脱轨等现象,为此确保行驶过程中良好的曲线通过性和稳定性成为转向架性能研究的重中之重。转向架的姿态变化直接影响跨座式单轨车辆的行驶状态,也将对跨座式单轨车的乘坐舒适性、安全性以及运行稳定性产生严重影响。本论文根据跨座式单轨转向架的组成和运动特点,提出了一种可以实现多种试验分析的跨座式单轨单轴转向架试验台。本试验台具有静刚度试验、动刚度试验、激振试验、疲劳试验、整车性能试验以及转向架的位姿模拟等功能,为列车运行质量评价、线路合理化评估及转向架的设计及优化提供数据支撑。本论文的主要研究内容如下:(1)为满足试验台的设计和位姿解算,对跨座式单轨单轴转向架和试验台的结构组成和运动特点进行介绍,对跨座式单轨单轴转向架和试验台的运动形式及运动情况进行详细阐述和分析,总结跨座式单轨车辆转向架的6自由度运动形式,包括伸缩运动、横摆运动、沉浮运动、侧滚运动、点头运动和摇头运动。实际运行中,跨座式单轨车辆的运动形式可由其上面6种运动形式中任意几种组合而成。并根据转向架试验台的结构组成和运动形式,确定转向架试验台具有静刚度试验、动刚度试验、激振试验、疲劳试验、整车性能试验以及转向架的运动姿态模拟等试验功能。(2)轴承支座的强度校核和跨座式单轨车的动力学建模是导向轮和稳定轮运动平台进行位姿解算的基础。通过CAE软件HyperMesh和ABAQUS对与液压作动器连接的轴承支座进行物理建模和静力分析,分析结果显示,轴承支座的变形量相比轴承支座的运动量程很小,可假设轴承支座为刚体。选取转向架的几何中心作为相对坐标系的原点O,建立跨座式单轨单轴转向架导向轮和稳定轮运动平台的位姿反解模型,运用齐次坐标变换,可求得在不同运动状态下跨座式单轨单轴转向架的运动姿态及相应的作动器伸缩量。(3)利用Matlab建立位姿反解模型,通过给定跨座式单轨单轴转向架的运动姿态,运用齐次坐标变换可实现作动器铰链点在相对坐标系和绝对坐标系之间的转换,求解跨座式单轨车导向轮和稳定轮运动平台在单横摆运动、单摇头运动、单侧滚运动、横摆和摇头复合运动、摇头和侧滚复合运动以及横摆、摇头和侧滚三种运动复合状态时各作动器的伸缩量变化,并提取转向架在运动姿态不同情况下作动器的伸缩量变化曲线,为实现仿真结果对比验证提供实验数据和理论支撑。(4)利用SolidWorks对跨座式单轨车转向架及导向轮和稳定轮运动平台进行简化模型的搭建,利用Motion模块求解出跨座式单轨车导向轮和稳定轮运动平台在单横摆运动、单摇头运动、单侧滚运动、横摆和摇头复合运动、摇头和侧滚复合运动以及横摆、摇头和侧滚三种运动复合时的作动器伸缩量,将求解出的作动器的伸缩量与用Matlab仿真求解的结果进行不同状态下的逐一对比,验证本文中所提出的运动平台的仿真模型的正确性,同时证明跨座式单轨单轴转向架位姿解算模型的合理性和可行性。

关键词：跨座式单轨车导向轮和稳定轮试验台位姿反解仿真

国内外跨座式单轨车应用概况及其电气牵引系统技术方案分析

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机车电传动 2021年第2期 31-36页

作者：张宾张丽刘俊明翟丽佳株洲中车时代电气股份有限公司湖南株洲412001 重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆401120 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062

基于城市轨道交通快速发展的大背景,阐述了跨座式单轨车和悬挂式单轨车的发展历程,以及国内外跨座式单轨车的应用情况,探讨跨座式单轨车的技术成熟度。重点介绍了跨座式单轨车电气牵引系统的主要方案及特点,对比分析了主要接地保护方案... 详细信息

基于城市轨道交通快速发展的大背景,阐述了跨座式单轨车和悬挂式单轨车的发展历程,以及国内外跨座式单轨车的应用情况,探讨跨座式单轨车的技术成熟度。重点介绍了跨座式单轨车电气牵引系统的主要方案及特点,对比分析了主要接地保护方案的优劣,展望跨座式单轨车后续发展的关键技术及推广情况。

关键词：城市轨道交通跨座式单轨车悬挂式单轨车电气牵引系统主电路接地保护重庆单轨3号线

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跨座式单轨车的发展及其应用前景

电力机车与城轨车辆 2018年第4期41卷 8-13,22页

作者：王治颖李芾牛悦丞冯一凡西南交通大学机械工程学院四川成都610031

跨座式单轨车作为现代城市轨道交通中的一种,具有独特的轮轨关系和走行机理,拥有爬坡能力强,占地少,地形适应性强等优点。文章详细叙述了跨座式单轨车的发展历史,并根据不同类型跨座式单轨车转向架的结构差异,分类介绍其现状和技术特点... 详细信息

跨座式单轨车作为现代城市轨道交通中的一种,具有独特的轮轨关系和走行机理,拥有爬坡能力强,占地少,地形适应性强等优点。文章详细叙述了跨座式单轨车的发展历史,并根据不同类型跨座式单轨车转向架的结构差异,分类介绍其现状和技术特点。结合我国城市轨道交通的现状,叙述了我国跨座式单轨车的发展现状。对比其他类型的城市轨道交通,分析了跨座式单轨车的优缺点,并对其应用前景进行分析。

关键词：跨座式单轨车发展结构特点应用前景

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跨座式单轨车曲线通过性能评价指标研究

电力机车与城轨车辆 2013年第2期36卷 1-4页

作者：黄运华丁军君西南交通大学机械工程学院四川成都610031

跨座式单轨车因其结构与传统的铁道车辆存在一定的差异,导致传统铁道车辆动力学性能的评价标准不再完全适用。本文借鉴《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB 5599—1985),根据跨座式单轨车的固有特点及其实际运用经验,提出以导... 详细信息

跨座式单轨车因其结构与传统的铁道车辆存在一定的差异,导致传统铁道车辆动力学性能的评价标准不再完全适用。本文借鉴《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB 5599—1985),根据跨座式单轨车的固有特点及其实际运用经验,提出以导向轮导向力、转向架导向力矩、车体浮心高度、走行轮轮重减载率、走行轮胎侧偏角以及走行轮胎最大垂向作用力等评价指标来对跨座式单轨车的曲线通过性能进行评价,并对各个评价指标进行了详细的分析研究。

关键词：跨座式单轨车曲线通过性能评价指标