机车车辆动力学分析与控制

DOI:10.16660/ki.1674-098X.2012-5640-5926SIMPACK软件在《轨道车辆动力学》课程教学中的应用①陈双喜(成都大学 机械工程学院 四川成都 610106)摘 要：在《轨道车辆动力学》课程教学中，应用SIMPACK软件的wheel/Rail模块建立典型的轨道车辆动力学模型，直观地展示钢轨、轮对、电机、转向架、抗蛇行减振器、横向止档、一系/二系悬挂系统等关键部件的安装位置，辅助讲解车辆动力学涉及到的重要问题，如运行安全性、蛇行运动稳定性、平稳性及曲线通过能力等。

实践表明，运用SIMPACK软件辅助教学能使学生更加深刻掌握轨道车辆的动力学理论知识及工程应用。

关键词：轨道车辆动力学 SIMPACK 建模仿真 课程教学中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)02(b)-0226-06 Application of SIMPACK Software in the Teaching of RailVehicle DynamicsCHEN Shuangxi(School of Mechanical Engineering, Chengdu University, Chengdu, Sichuan Province, 610106 China) Abstract: In the course of Rail Vehicle Dynamics, the wheel / rail module of SIMPACK software is used to establish a typical dynamic model of railway vehicle, which can directly show the installation positions of key components such as rail, wheel set, motor, bogie, anti hunting damper, lateral stop, primary / secondary suspension system, etc., and help explain the important issues related to vehicle dynamics, such as operation safety The results show that the stability of the snake movement, the stability of the snake movement and the ability of curve passing. Practice shows that using SIMPACK software to assist teaching can make students more deeply grasp the theoretical knowledge and engineering application of rail vehicle dynamics.Key Words: Rail vehicle dynamic; SIMPACK; Modeling and simulation;Course teaching轨道车辆动力学是车辆工程专业（轨道交通方向）和载运工具运用工程专业教学的主要课程，体现了轨道交通系统的最根本的特色：车轮与钢轨的基础知识及应用。

高速列车车辆动力学与稳定性控制近年来，随着交通运输的发展和人们对出行速度的追求，高速列车成为了现代化交通的重要组成部分。

高速列车的安全性和稳定性对于乘客的出行体验至关重要，而其中一个关键因素就是车辆动力学与稳定性控制。

本文将探讨高速列车车辆动力学和稳定性控制的相关问题。

一、高速列车车辆动力学在理解高速列车车辆动力学之前，首先需要了解列车的基本组成部分。

一辆高速列车主要由机车头和多节车厢组成，其中机车头负责牵引整个列车的运行。

在列车运行过程中，机车头需要提供足够的牵引力来推动列车前进。

而列车的车辆动力学则是指列车在运行过程中受到的各种力的相互作用和影响。

这些力包括摩擦力、气动力、惯性力等等。

对于高速列车而言，牵引力和阻力是最主要的两个力。

牵引力来自机车头，而阻力则来源于列车本身的重量以及空气的阻力等。

牵引力的大小取决于机车头的动力性能、轮轨摩擦系数以及列车的运行速度等因素。

为了确保列车的正常运行，高速列车的车辆动力学需要在各种工况下进行充分的分析和计算。

例如，列车在起步和刹车过程中所受到的牵引力和阻力是不同的，需要根据运行状态进行相应调整。

二、高速列车稳定性控制除了车辆动力学，高速列车的稳定性控制也是十分重要的。

稳定性控制的目标是确保列车在各种运行情况下都能保持平衡和稳定，避免出现侧翻、脱轨等危险情况。

高速列车的稳定性控制主要包括以下几个方面。

首先，需要确保列车的车体结构能够承受外界各种力的作用。

高速列车的车辆结构设计需要充分考虑列车在高速运行时所受到的风压、空气动力学效应等因素，并采取相应的措施来加强车体的刚度和稳定性。

其次，高速列车的悬挂系统也起着重要的作用。

悬挂系统能够减小列车车体与轮轨之间的震动，提高列车的舒适性和稳定性。

目前，常见的高速列车悬挂系统主要包括气弹簧悬挂、液压悬挂以及电磁悬挂等。

另外，高速列车的稳定性控制还需要考虑列车的制动系统和转向系统。

制动系统的设计和调整对于列车的安全行驶至关重要。

文章编号:1002 7602(2008)02 0013 03我国机车车辆动力学仿真工作所面临的问题及建议刘宏友,王风洲,罗运康,胡洪涛(中国北车集团四方车辆研究所,山东青岛266031)摘 要:阐述了影响机车车辆动力学计算准确性的相关因素,就软件的选用、工程经验的重要性、特种货车动力学性能分析以及专题研究等内容展开了讨论,提出了相应的解决措施,并指出了机车车辆动力学性能仿真技术的发展方向。

关键词:机车车辆;动力学性能;仿真;试验中图分类号:U270.1+1 文献标识码:B近十几年来,我国车辆界人士利用自行编制的软件包及国际通用的车辆动力学仿真软件,在机车车辆动力学性能计算分析方面做了大量有益的工作。

车辆动力学仿真在车辆方案设计阶段发挥了重要作用,车辆动力学分析理论也日趋成熟。

同时,还应当看到,我国车辆动力学仿真工作还有诸多基础问题有待解决。

通常来讲,影响机车车辆动力学计算结果准确性的因素既包括车辆本身的,也包括机车车辆赖以运行的线路;既取决于仿真分析软件的选取,也取决于使用者的工程经验。

本文将对这些问题进行初步探讨,并提出相应的解决措施。

此外,还对机车车辆动力学仿真分析技术的未来发展做出预测。

1 影响机车车辆动力学计算结果准确性的因素1.1 机车车辆参数的准确性问题动力学仿真分析所用到的参数来源很多,既有厂方提供的,也有在公开出版物上摘录的。

但是,这些参数存在差异,有时还差到一个数量级。

例如,同是转K6型转向架,不同计算单位列出的一条轮对的质量最多相差100余kg,转动惯量差别高达1倍。

有时转向架在定型前,其参数被改变过很多次,而定型后的某些参数暂时没有公开,如货车转向架的抗菱刚度与抗剪刚度、客车转向架液压减振器的力学特性曲线等,但是在进行仿真计算时有时仍沿用转向架定型前的参数,此时计算的准确性也就无从谈起。

目前,大量的计算参数由有限元分析得来,从试验结果看,其准确度较高,可以直接用于动力学计算。

高速铁路机车车辆关键技术分析随着科技的发展和社会的进步，高速铁路成为了现代交通运输体系中不可或缺的一部分。

高速铁路的建设和运营需要大量的先进技术支持，其中机车车辆作为高铁系统中的核心部件，其关键技术的发展对整个高速铁路系统的安全、舒适和运行效率都有着重要的影响。

高速铁路机车车辆的关键技术主要包括机车车辆的设计、动力系统、车体结构、空气动力学等方面，下面将对这些关键技术进行具体分析。

一、机车车辆设计技术高速铁路机车车辆的设计是整个高铁系统中的核心环节，其关键技术包括外观设计、内部结构设计、运行性能设计等多个方面。

外观设计是机车车辆设计中的一个重要方面，良好的外观设计可以提高列车的整体美观性，增强列车的品牌形象，与此外观设计还需要考虑列车的空气动力学，尽量减少列车运行时的风阻，降低列车的能耗。

内部结构设计是机车车辆设计中的另一个重要方面，包括车厢布局、乘客座椅设计、车厢设施配置等方面。

良好的内部结构设计可以提高列车的乘坐舒适度，提升乘客体验，提高列车的运营效率。

运行性能设计是机车车辆设计中的一个关键环节，包括机车车辆的牵引性能、制动性能、加速性能等方面。

良好的运行性能设计可以保障列车在运行过程中的安全性和稳定性，提高列车的运行效率。

二、动力系统技术高速铁路机车车辆的动力系统是其最重要的组成部分，其性能直接关系到列车的运行速度和牵引能力，因此动力系统技术是高速铁路机车车辆关键技术中的重点之一。

动力系统技术主要包括牵引电机技术、牵引变流器技术、牵引控制系统技术等方面。

牵引电机技术是机车车辆的关键技术之一，它直接影响到列车的加速性能和维持高速行驶状态下的牵引力。

目前，高速铁路机车车辆广泛采用的是三相异步电机作为牵引电机，其优点是结构简单、维护成本低、可靠性高，但在大功率、高速牵引的情况下，需要克服电机本身的一些技术难题。

牵引变流器技术和牵引控制系统技术也是动力系统技术中的重要组成部分，它们直接关系到列车的牵引效率和牵引控制的稳定性。

一、名词解释：1. 转差率旋转磁场的转速n1与转子转速n 的差值称为转差，用△n 表示。

转差△n 与同步转速n1的比值称为转差率，用s 表示，即：()%100n n -n S 11⨯=转差率是表征感应电动机运行状态的一个重要参量。

一般情况下，异步电动机的转差率变化不大，空载时约为0.5％，额定负载时约为5％，异步牵引电动机的转差率一般小2％。

2. 转差频率 转差频率就是转差对应的频率，即⎥⎥⎥⎦⎤====12121111sf f f f f f -f n n -n s3. 电流型牵引变流器 交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。

整流器的作用是把来自接触网的单相交流电压变换为直流。

直流中间环节由滤波电容器或电感组成，其作用是储能和滤波，获得平直的直流电。

逆变器的作用是将中间环节平直的直流电，通过一定的控制策略，变换为频率、电压可调的三相脉冲交流电，供给交流牵引电动机，通过能量转换驱动列车。

根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。

电流型牵引变流器直流中间环节的储能器采用电感，相当于恒流源，向逆变器输出的是恒定的直流电流。

4. 电压型牵引变流器交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。

整流器的作用是把来自接触网的单相交流电压变换为直流。

直流中间环节由滤波电容器或电感组成，其作用是储能和滤波，获得平直的直流电。

逆变器的作用是将中间环节平直的直流电，通过一定的控制策略，变换为频率、电压可调的三相脉冲交流电，供给交流牵引电动机，通过能量转换驱动列车。

根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。

电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器，向逆变器输出的是恒定的直流电压，相当于电压源。

5. 两电平式逆变器逆变器将直流转换为交流。

两电平式逆变器，把直流中间环节的正极电位或负极电位接到电动机上，即逆变器的输出相电压为两种电平。

高速列车的动力学模型研究一、引言高速列车是当今现代化的交通工具之一，它的出现缩短了人们的时间，方便人们出行。

高速列车的运行与设计离不开动力学模型的研究。

动力学模型对高速列车的运行控制、维护和保障至关重要。

本文就高速列车的动力学模型进行探讨。

二、高速列车的动力学模型高速列车的动力学模型是指以物理学为依据，以列车的动力学模型为核心，涉及到列车运行时运动状态、机车性能及动力传动等要素的计算模型。

在对高速列车进行运行监视与分析时，高速列车的动力学模型起着至关重要的作用。

1.高速列车的运动方程高速列车的运动方程是以牛顿力学为基础的。

牛顿定律表明：M=ma，即物体的力等于其质量与加速度的积。

因此，高速列车的运动方程中，强调对列车作用力的分析。

列车的行驶速度、加速度、制动力、滑行距离都受到各种因素的影响，如道路状况、机车的额定功率、牵引力、制动力等。

高速列车的运动方程需解决这些问题，并且需要考虑预测列车在各种情况下不同速度下的运行动力学，并及时调整牵引力和制动力。

2.高速列车的能量方程列车的能量方程包括动能和势能两个部分。

列车的动能与其速度平方成正比。

列车加速时，动能增加。

列车减速或刹车时，动能减少，反之亦然。

列车的势能与列车高度成正比，因此，在列车上行时，势能增加，在下行时，势能减少。

3.高速列车内部机动力学模型高速动车组由牵引车、动力车、中间车和拖车组成。

这种车型的机动力学模型可以分为三个部分：动力传输、惯性质量及轨道摩擦力。

动力传输表示了机车牵引力在列车中的传递过程。

惯性质量是指高速列车的攀爬运动。

径向快速车轮曲率位置上的轨道摩擦力发挥着抵消列车运动（如弯曲半径）的作用。

三、高速列车动力学模型的应用高速列车的动力学模型将列车运行时的各种因素综合在一起，得出列车在不同情况下的运动特性。

这种动力学模型可以应用于高速列车的设计、运行控制及状态监测、系统大修、维护与保障等各方面：1.高速列车的设计高速列车的设计需要选择合适的功率、速度及牵引力，以确保列车在运行过程中的安全性和运行效率。

技术装备铁路货车动力学性能试验标准对比王鼎，苗晓雨，熊芯（中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，北京100081）摘要：随着我国铁路货车提速，机车车辆动力学性能评定和试验鉴定需使用改进的试验方法，以提高试验质量。

对比GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》与GB/T5599—2019《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》的异同点，从试验条件、评定指标和测试数据处理等方面，将动力学性能试验数据分别按照2个标准中的试验方法进行数据处理，对处理后的结果进行对比分析，包括运行稳定性、运行品质、运行平稳性对比分析，并对货车动力学性能试验提出建议。

关键词：铁路货车；动力学性能；性能试验；标准对比；试验数据中图分类号：U266.2 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）08-0082-09DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.05.25.0040 引言GB/T 5599—2019《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》（简称2019版标准）于2019年12月10日发布，2020年7月1日正式实施，代替了GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（简称1985版标准）［1-2］。

2019版标准在1985版标准的基础上，对动力学性能试验评定指标等级限值、数据处理方法以及采样要求进行修改。

30多年来，我国铁路货车的动力学性能指标执行1985版标准，由于该标准制定时铁路货车的运行速度较低，在近几年铁路货车提速、提高轴重的大背景下，有必要使用改进的试验方法以提高试验质量［3-5］，更好地服务于货车行业的发展。

2019版标准改进后的试验方法与1985版标准有何区别，以及2019版标准动力学性能的评定方式对铁路货车动力学性能的评价有哪些影响，值得进行对比分析研究。

首先从试验条件、试验方法、数据处理方法等几方面对2019版标准和1985版标准进行对比；其次详细分析2019版标准动力学性能的评定方法对铁路货车动力学性能评价的影响；再次使用动力学性能试验实际数据分别按照2个标准的数据处理方法进行数据处理，并对得到的结果进行对比分析，最后提出更有利于2019版标准实施的建议。

大一机车车辆知识点引言：大一学习机车车辆知识点是为了让我们能够更好地了解机车的构造、原理，以及正确使用和维护机车。

本文将为大家介绍一些大一学习机车车辆知识点的重要内容。

一、机车的分类和结构1. 内燃机车：内燃机车是一种使用内燃机作为动力源的机车，它主要分为柴油机车和汽油机车。

柴油机车是通过柴油机产生动力，而汽油机车则是通过汽油机产生动力。

2. 电力机车：电力机车是一种使用电力作为动力源的机车，它通过电力机车牵引供电的电力机车车辆行驶。

3. 蒸汽机车：蒸汽机车是一种使用蒸汽机作为动力源的机车，它通过蒸汽机产生的动力来推动机车前进。

机车的结构主要包括机车车体、动力装置和传动装置。

其中，机车车体包括车头、车身和车尾，动力装置包括发动机、电机等，传动装置包括传动轴、齿轮等。

二、机车的工作原理1. 内燃机车的工作原理：内燃机车通过柴油机或汽油机将燃料燃烧产生的高温高压气体转化为机械能，然后经由传动装置传递给机车的轮轴，从而推动机车行驶。

2. 电力机车的工作原理：电力机车通过接收来自外部的电能，利用电机将电能转化为机械能，然后通过传动装置传递给机车的轮轴，推动机车运行。

3. 蒸汽机车的工作原理：蒸汽机车会燃烧燃料，将产生的热能转化为蒸汽，并通过蒸汽机将热能转化为机械能。

机械能经由传动装置传递给机车的轮轴，从而推动机车前进。

三、机车的使用和维护1. 使用注意事项：（1）在使用机车时，要按照指定的速度、负荷和路线来行驶，确保安全性和稳定性。

（2）在长时间使用机车前，要进行预热和检查，确保机车正常运行。

（3）遵守交通规则和道路交通信号，减少机车发生事故的风险。

2. 维护常识：（1）定期进行机车的保养和维护，包括更换机油、清洗滤清器等。

（2）检查机车的轮胎和制动系统，确保其正常工作。

（3）密切关注机车的温度和润滑情况，确保机车在正常工作范围内运行。

结语：通过学习大一机车车辆知识点，我们能够更好地了解机车的分类、工作原理，以及正确使用和维护机车的方法。