adams应用实例

牵引制动系统性能的问题

机车车辆的牵引制动性能是关系到车辆运行安全与否的一个重要因素。机车车辆的牵引制动系统的牵引制动性能除了要考虑牵引电机、传动系统、制动系统之外，还要考虑轮轨接触的影响。通过MSC.ADAMS/Rail可以对机车车辆的牵引制动性能进行精确的仿真。利用ADAMS/Rail的模板建模方式可以很方便的建立牵引制动系统的模板，然后建立牵引制动子系统，再与转向架和车体等其它子系统组装成整车模型。在ADAMS/Rail中可以定义轮轨之间非线性的摩擦特性，随着蠕滑率的变化而变化的摩擦系数是进行牵引或制动性能分析至关重要的特性。同时，还可以定义随着轨道长度方向变化的摩擦系数，这样可以分析钢轨表面干燥/潮湿的影响。下面是这方面的应用实例。

实例1：Voith Turbo是德国铁道车辆传动系统的一级供应商，主要开发、制造并组装机械、液压及电动系统。他们提供铁道动车的驱动系统，可使机械系统运转更有效，使车辆运营速度更高，更舒适，并节省能源，减少噪音。（摘自：）

Voith Turbo公司的分析部门需要研究驱动系统和动车系统之间在牵引或制动时的相互耦合作用，如在牵引／制动时的轴系的谐振问题。ADAMS/Rail、ADAMS/Flex、ADAMS/Exchange使得Voith Turbo实现了在其产品开发流程内虚拟产品开发的技术。ADAMS/Rail的模版建模方式使得Voith Turbo能够将其建立的驱动系统模型与其他的供应商提供的车辆模型（包括转向架和车身子系统）联合起来建立一个包含驱动系统的整车模型，非常容易测试配臵不同驱动系统的车辆的动力学性能。其意义在于可以对驱动系统的谐振和稳定性进行研究，并进行优化，以使驱动系统的悬挂装臵所受的冲击加速度不超过许可的范围。

上图所示为考虑传动系统的整车模型在通过湿滑轨面启动时牵引电机的输出扭矩随着仿真时间的变化过程，通过仿真发现了由于轨面的湿滑而导致输出扭矩的振动现象，这一现象是由于机车经过湿滑轨面时产生了打滑现象，引起了传动系统的扭振，所以电机的输出扭矩出现了上下的波动。

上面三个图所示为考虑电机的悬挂装臵的机车在与其它车辆或固定物发生碰撞时电机的悬挂装臵的振动冲击情况的虚拟试验过程，目的是研究由于碰撞冲击引起的发动机悬挂装臵的最大加速度。在该模型中牵引电机体悬，悬挂部件通过ADAMS/Flex将有限元的模态分析结果读入ADAMS/Rail，从而可以考虑悬挂结构柔性的影响，使仿真结果更接近实际情况。

实例2 ：庞巴迪运输公司在运输行业处于领先地位，其产品包括长短途的机车、客车及货车，2002年收购Adtranz是一项重要的战略，奠定了庞巴迪成为铁路车辆运输及服务方面在全球设计、制造及销售方面的世界领先地位。通过合并重组，庞巴迪公司可以为用户提供创造性的解决方案以满足用户的各种需求（摘自：）

一台电力机车可以看作是包含电力系统、机械系统和控制系统的复杂系统。为开发一个新的车型，需要各方面专家团队共同合作。电能需要转化为机械能，电力驱动系统需要满足机械部分空间的要求，这一部分被称作传动系，包括：电机转换器控制部分、异步电机、机械驱动系统（特指齿轮箱）、轮轨接触等。庞巴迪运输公司的苏伊士分部负责开发制造机车转向架驱动系统，在实践中逐步认识到驱动系统是一个整体，单纯改变其中某一个部分而不考虑其他部分是不行的。正因为如此，庞巴迪运输公司的苏伊士分部采用了将各个仿真软件的功能结合起来的方式，结果是使用不同的工具联合仿真来综合考虑整个系统的影响。因此，选择了ADAMS/Rail与MATLAB/Simulink的联合仿真功能。

为了使分析过程标准化，在ADAMS/Rail的建模模板中建立了一系列的转向架及驱动系统的模板，这样可以方便的组装成各种不同的结构型式，其中包括：构架、轴箱、发动机以及传动系，分别按照刚性或柔性来考虑。利用MATLAB/Simulink建立控制系统的模型。通过这种方式，可以考虑转向架及传动

系统与控制系统之间的相互耦合作用，在满足牵引性能前提下修改悬挂参数以优化整个系统的性能。采用这种方式，能够在很短的时间内就完成多个工程项目的分析，满足客户的要求。“Commissioning of traction control could be finished in a short time with very good results to the satisfaction of our customer, even though the conditions were very difficult.”牵引系统工程部的Peter Haese说。

（摘自：“Improving the design of locomotive bogies and drives using ADAMS”– presented by P. Haese, Bombardier Transportation, at MDI European Users Conference, Berchtesgaden, Germany, 15-Nov-01）

上图所示为转向架的某阶振动模态，其中包含考虑柔性的构架、电机、传动系等。

实例3 ：Trenitalia是意大利铁路运营商，其官方网站是：www.trenitalia.it。UTMR (车辆技术部门)是Trenitalia组织的下属部门，要求在现有铁路车辆上安装一种防滑设备以便试验，对这种防滑设备在各种典型的制动工况下的性能比较感兴趣（类似于汽车上的ABS），并且进行了很多试验得到了大量相关的试验数据。UTMR与佛罗伦萨大学合作，利用ADAMS/Rail建立了包括这种防滑设备的转向架的细化模型，该模型利用了ADAMS/Controls与MATLAB/simulink联合仿真的功能，并采用了非线性的粘/滑特性曲线以精确模拟轮轨之间在制动时的接触情况。结果表明：仿真的数据是精确的，并且再现了实际试验中所表现的情况，即在制动过程中，由于施加了制动力矩，车轮会出现滑动现象，车轮的切线速度小于所需要的速度（兰色线）。当车轮的线速度低于预先定义的临界速度时，防滑设备开始工作，降低制动力矩，结果使车轮的线速度加大，再增加制动力矩以降低车速。利用此模型可以优化防滑设备中有关的参数设臵。“The proposed model has a behaviour qualitatively and quantitatively analogous to the on line tests.” UTMR Trenitalia的经理P. Presciani说。

（摘自：“Railway Wagon Model with Antislip Braking System”– presented by Guido Volterrani, University of Florence, at 16th ADAMS European Users Conference）