摘要: 随着我国城市轨道交通的迅速发展，城市轨道交通车辆及动车组的动态运行性能，包括牵引和制动特性、车辆运行平稳性和曲线通过性、转向架走行部和传动装置的结构疲劳可靠性等关键问题的研究日渐紧迫。实际上，国内一些城市的地铁车辆在运行过程中，转... 展开 随着我国城市轨道交通的迅速发展，城市轨道交通车辆及动车组的动态运行性能，包括牵引和制动特性、车辆运行平稳性和曲线通过性、转向架走行部和传动装置的结构疲劳可靠性等关键问题的研究日渐紧迫。实际上，国内一些城市的地铁车辆在运行过程中，转向架的电机吊座和齿轮箱吊座等部位出现了不同程度的裂纹，影响了地铁车辆的安全运行。因此针对城轨车辆频繁起动、制动和变速非稳态运行多的特点，研究城轨车辆在起动一运行和制动全运行过程的动力学性能、特别是分析牵引加速过程的轮轨相互作用，转向架关键零部件的动载荷变化等对评估和改进转向架结构疲劳强度是很有必要的。传统的城市轨道车辆牵引计算主要是动车组牵引能力的分析计算，其中不考虑车辆机械系统内部的关系、轮轨接触关系和线路设置等问题，而一般的车辆动力学计算主要研究在匀速条件下车辆运行平稳性、稳定性和曲线通过性的仿真分析，因此这两种分析均无法获得地铁动车组在非稳态的牵引过程中动力学特性。本文应用多体系统动力学理论和仿真软件对地铁动车组的非稳态过程进行动力学仿真分析。 本文首先研究了城市轨道车辆在运行过程中的各种纵向力和运动学参数的计算方法、轮轨间的相互作用和线路设置等问题，在ADAMS/RAI1环境下以上海地铁1号线北延伸段车辆为原型，建立了城市轨道车辆的单车和两动一拖的动车组多体动力学模型，在此基础上增加了包含特定控制方式的电机控制模型。在匀速运行条件下，对原转向架的主要悬挂元件进行参数优化，并进一步研究在不同线路工况下车辆动力学性能和作用在构架上的动载荷。在非稳态运行条件下，研究动车组的纵向动力学特性、轮轨相互作用以及粘着利用情况，并与实际运行车辆的测试数据进行比较，重点分析在非稳态运行过程中，电机、齿轮箱及悬挂系统作用在构架上的动载荷，并与匀速运行工况进行比较，为城市轨道车辆的牵引系统和机械系统的联合仿真分析提供一种新的研究方法。仿真分析的结果同时表明：电机控制系统的模拟和动车组动力学模型较为真实的模拟了城轨车辆的牵引运行工况，在非稳态运行时，构架的电机吊座和齿轮箱吊座比匀速运行受到更大的动载荷作用，因此这些部位较构架的其他部位更易出现疲劳裂纹，在设计时应全面分析非稳态和匀速运行的各个工况下构架的动力作用，综合评价构架的疲劳寿命。 收起