单轨车辆牵引计算与仿真

论文摘要

跨座式单轨车辆牵引计算主要针对单轨车辆的牵引重量、运行速度和区间运行时分、制动能力、能耗、操纵和控制优化、点线能力计算、运行计划模拟与验证等问题进行研究。从而提高单轨车辆的运行速度和牵引重量,提高开行密度和设备利用率,保证单轨车辆的运行安全和节约能耗,以及扩大运输能力和提高运输效益等。同时,牵引计算也为单轨车辆的操纵模拟、运行仿真、自动停车和自动驾驶提供理论基础,它是单轨车辆设计技术的基础。本论文基于城际铁路和城市轨道交通车辆（钢轨-钢轮结构）的牵引计算原理,以及汽车理论等相关理论知识对单轨车辆进行牵引计算研究。建立了轮胎-路面结构的牵引力和运行阻力理论公式,其中包括基于SIMPACK推导了单轨车辆独有的曲线附加阻力公式,以及在力学模型中增加了加速附加阻力;以步长法建立了便于计算机仿真的有效制动距离公式;通过对单轨车辆牵引策略的研究,运用分析法构建了单轨车辆的单质点模型;基于MATLAB,绘制单轨车辆在各运行工况的ua-S曲线;以满足安全、正点、节能、舒适和准确停车等多目标的后控制要求,在单质点模型的基础上运用最优牵引策略构建了单轨车辆的多质点模型;基于GT-DRIVE,进行了包括对单轨车辆的车钩力和在变坡段、变曲率段等不同工况下的模拟分析,作出单轨车辆在不同工况的ua-S曲线、车钩力曲线、功率曲线和能耗曲线等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容和方法
• 第二章 牵引力
• 2.1 单轨车辆的牵引原理
• 2.1.1 牵引力的产生
• 2.1.2 单轨车辆的牵引特性
• 2.1.3 传动系的机械效率
• 2.2 单轨车辆的附着牵引力
• 2.2.1 单轨车辆的车轮半径
• 2.2.2 单轨车辆行驶的附着条件
• 2.2.3 附着系数与滑动率之间的关系
• 2.3 单轨车辆的牵引力
• 第三章 单轨车辆的运行阻力
• 3.1 基本阻力
• 3.1.1 滚动阻力
• 3.1.2 空气阻力
• 3.1.3 基本阻力计算公式
• 3.2 附加阻力
• 3.2.1 坡道附加阻力
• 3.2.2 曲线附加阻力
• 3.2.3 隧道附加阻力
• 3.2.4 加速附加阻力
• 3.2.5 其它附加阻力
• 3.3 起动阻力
• 3.4 单轨车辆的运行总阻力
• 第四章 单轨车辆制动力
• 4.1 空气盘形制动
• 4.2 动力制动
• 4.2.1 电阻制动
• 4.2.2 再生制动
• 4.2.3 反接制动
• 4.3 电空混合制动
• 4.4 制动距离及其计算
• 4.4.1 空走距离的计算
• 4.4.2 有效制动距离的计算
• 第五章 单轨车辆运动方程及时分解算
• 5.1 合力曲线
• 5.2 运动方程
• 5.3 单轨车辆时分计算与运动曲线
• 第六章 仿真电算
• 6.1 牵引策略研究
• 6.2 电算模型研究
• 6.2.1 牵引计算算法与模型概述
• 6.2.2 牵引计算的单质点模型与仿真电算
• 6.2.3 牵引计算的多质点模型与仿真电算
• 6.3 能耗计算
• 6.3.1 牵引运行耗电量
• 6.3.2 自用电量
• 6.3.3 运行总能耗
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果