高速列车轮轨系统动力学的视景仿真模拟分析.pdfVIP

对高速轮轨接触几何关系、高速转向架动力学仿真计算和稳定性做了大量的研究 工作，成果也进一步丰富和完善了高速铁路相关的基础研究【M． 视景仿真方面： 近年来，虚拟现实技术得到了广泛的应用，基于虚拟现实技术的虚拟现实平 台是对现实场景的处理和再现，因而展现的是几乎完全真实的场景，相比于建模 得到的虚拟现实效果，它更加的真实可信，更能使人产生身临其境的感觉．从而 很好地满足了对场景真实程度要求较高的应用，如数字城市展示，工程验收，模 拟仿真，犯罪现场信息采集等等，虚拟现实技术已经被公认为是21世纪重要的 9|． 发展学科以及影响人们生活的重要技术之一心铲2 虚拟现实技术最早在20世纪中期由美国VPL探索公司和它的创始人Jamn JaIlier提出这一概念，后来美国宇航局(NASA)的艾姆斯空间中心利用流行的液 晶显示电视和其它设备，开始研制低成本的虚拟现实系统，推动了该技术硬件的 进步．目前，虚拟现实技术已获得了长足的发展．其发展也始终围绕它的三个特征 而前进，即沉浸感、交互性和构想性．沉浸感，是指计算机生成的虚拟世界能给 入一种身临其境的感觉，如同进入了一个真实的客观世界；交互性，是指人能够 很自然地跟虚拟世界中的对象进行交互操作或者交流；构想性，是指虚拟环境可 使人沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识婚引． 第三节论文研究的问题及研究的实际意义 一、本文所研究的问题及相关的结果 (1)利用非线性稳定性理论研究了单轮对非线性运动方程的在平衡点的运动 情况，求解单轮对非线性运动方程的数值解． (2)建立了单轮对沿直线轨道的运动模型并求解，分析在高速运动下的蛇形运 动形态． Prime和OPENGL开发了高速列车轮轨关系三维动态模拟系统和 (3)矛lJ用Vega 三维动态轮轨几何接触计算程序contact． 二、论文研究的意义 本文将非线性稳定性理论用于单轮对非线性运动的分析，建立了单轮对沿直 线轨道的运动模型并结合轮轨接触几何关系求解，开发了高速列车轮轨关系动态 模拟系统，将轮轨作用的效果以三维视景的形式展示，以计算机模拟出三维空间 真实的轮轨关系运动情况，有一定的理论和现实意义． 第二章轮轨滚动接触理论和空间轮轨接触几何关系 高速铁路运输是交通运输中一个很重要的组成部分，如何提高机车车辆的运 动稳定性、运行平稳性、曲线通过性能等指标，是研制高速机车车辆的关键，其 中列车系统的稳定性直接影响列车允许的最高运行速度【8,141．高速列车需要具有 更高的失稳临界速度，列车系统失稳将会影响到其运行平稳性和旅客的乘坐舒适 性，甚至会引起脱轨安全事故． 第一节轮轨滚动接触基本理论 轮轨滚动接触基本理论研究包括轮轨蠕滑率．力理论和轮轨三维弹塑性滚动 接触理论．经典的基于Hertz假设轮轨蠕滑率．力理论有Carter的二维滚动接触蠕滑 性滚动接触蠕滑率一力模型、沈志云的Hedrick--Elkins具有小自旋三维滚动接触蠕 ，滑率．力模型和Kalker的简化理论．上世纪70年代，Kalker基于变分原理，将三维弹 性摩擦滚动接触问题表达为一个变分不等式，求解由接触斑上作用力和位移乘积 化理论进行了修改，称之为新简化理论，并研制了相应的快速算法程序 FASTSIM[91． 一、轮轨滚动接触情形描述 下图表示的是单轮对沿轨道运动的滚动接触隋形．图中坐标系p腕是轨 道坐标系，X轴指向车轮滚动的方向，y轴为轨道的横向，Z轴为铅垂向上， 似yZ 7为原点与轮对中心重合且y’轴与轮对轴线重合轮对坐标系，J，是轮对 中心相对轨道中心线的横移量，矽和≯’为轮对绕X’轴转动的角度和角速度，或 轮对测滚角位移和角速度，∥和妙’轮对绕Z’转动的角度和角速度，或叫做轮对 摇头角，矿是轮对的滚动速度．轮对滚动过程中，不仅存在相对钢轨有横向滑动 和纵向滑动，而且在轮轨接触界面之间存在相对转动．这种转动主要是由车轮滚 动的角速度、轮轨接触面法向和轮对滚动轴线相互处于非垂直状态引起的． ／丽诵e 孰挽 锋锻簿膏 c侧譬密li辩