跨座式单轨车辆动力学原理概述
跨座式单轨交通简介
跨座式单轨交通简介跨座式单轨交通简介组员：郭太宇周延张杰李彦君跨座式单轨交通系统简介目录第一章跨座式单轨铁路 (1)第二章跨座式单轨交通的特点 (3)第三章重庆跨座式单轨交通系统实例讲解 .. 4工程简介 (4)主要技术标准 (5)转向架 (7)轨道梁桥系统 (8)道岔 (12)供电接触网 (12)再生制动吸收装置 (13)控制中心及车辆段 (14)信号 (15)参考文献 (16)跨座式单轨交通系统简介第一章跨座式单轨铁路跨座式单轨铁路（Straddle-beam Monorail），就是通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。
它能有效利用城市道路空间，爬坡和曲线通过能力强，噪声和景观影响小，是一种独特的中等运量城市轨道交通系统。
单轨铁路通常为高架，高架单轨具有成本低、工期短的优点。
而相对于高架的钢轨地铁而言，高架单轨占地少、污染小、能有效利用道路中央隔离带，适于建筑物密度大的狭窄街区的优点。
此外，单轨列车和轨道容易检查和维修养护。
因而单轨不失为大城市客流中等的交通线路和中等城市主要交通线路的较好选择。
特别是在地形条件复杂，利用其他交通工具比较困难的情况下，能体现其优越性。
单轨铁路按照走行模式和结构，主要分成两类——悬挂式单轨和跨坐式单轨。
悬挂式单轨铁路（也称空中轨道列车）的列车悬挂在轨道之下。
另一种较为常见的是跨座式单轨铁路，列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨。
1跨座式单轨交通系统简介跨座式单轨铁路的起源，最早可以追溯到第二次科技革命，但真正达到实用还是在二战以后，相关机电技术成熟的前提下。
1953年，瑞典工业巨头Axel Lennart Wenner-Gren在德国科隆创立了一家名叫ALWEG-Forschung, GmbH的子公司（ALWEG正是Axel Lennart WEnner-Gren姓名的缩写），从事跨座式单轨的设计，1957年建成科隆-菲林根试验线。
开通于1959年的加州迪斯尼单轨线（Disneyland Monorail System）、开通于1962年的西雅图中央线（Seattle CenterMonorail），都是ALWEG的早期作品，这两条线路至今仍在运营。
《城市轨道交通车辆总体及转向架》10跨座式单轨车辆
五、走行特点
在轨道梁上行驶的城市单轨车辆转向架上装有三种轮胎： 走行轮、导向轮和稳定轮， 它的走行机理与钢轮- 钢轨系 统完全不同。
在列车运行过程中，走行轮始终与轨道梁顶面接触，轮 胎的弹性主要缓冲车辆竖向振动；
导向轮和稳定轮则起到缓冲车辆横向振动的作用。 如果转向架在平衡位置没有位移，导向轮和稳定轮将以 有效半径向前滚动； 当转向架发生横向位移(横移、侧滚、摇头) 时，导向 轮和稳定轮随之产生偏移，这时单侧或双侧的水平轮胎会受 到轨道梁侧面的径向压力，这种压力将迫使转向架回到平衡 位置。
与常规铁路相类似，跨座式单轨交通系统也是由线路、 车辆系统、机电设备、车辆段及综合维修基地等部分组成。
同时，作为一种技术先进的城市轨道交通，单轨铁路某 些部分的构造又有其独特之处，其构造的特殊性主要在于线 路和车辆系统。
一、系统的特点
1、占用土地少； 2、承担的运量比较大（5000~20000人/小时）； 3、适应复杂地形的要求（可以通过10%的坡度和半径为30米的 曲线线路）；
④ 车门未关闭，车辆则不能起动。
3、驱动装置 主电动机的转矩通过两级减速的直角齿轮传动减速箱及驱动轴 来驱动走行车轮，其结构如图所示。
牵引电动机通过挠性联轴节将转矩传至减速箱。减速箱由 输入轴、中间轴和驱动轴组成，输入轴和中间轴之间采用螺旋 锥齿轮传动，而中间轴与驱动轴之间采用螺旋圆柱齿轮传动。
5、制动装置 制动装置由电气指令式空气制动机和电制动机（即再生制动） 组成。 另外还设有停车制动器，利用弹簧产生制动所需的机械力，车 辆走行时通过压缩空气压缩弹簧缓解制动，停车时电磁阀断电，弹 簧复原产生制动作用。
空气制动用液压卡钳作 用在动轴的制动盘上，液 压卡钳由风动液压转换阀 控制其接通与断开。通过 空油变换器可实现空气压 力和油压的转换，从而产 生制动力。
跨座式单轨交通简介
跨座式单轨交通简介跨座式单轨交通简介组员：***周延张杰李彦君目录第一章跨座式单轨铁路 (1)第二章跨座式单轨交通的特点 (3)第三章重庆跨座式单轨交通系统实例讲解 .. 4 工程简介 (4)主要技术标准 (5)转向架 (7)轨道梁桥系统 (8)道岔 (12)供电接触网 (12)再生制动吸收装置 (13)控制中心及车辆段 (14)信号 (15)参考文献 (16)第一章跨座式单轨铁路跨座式单轨铁路（Straddle-beam Monorail），就是通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。
它能有效利用城市道路空间，爬坡和曲线通过能力强，噪声和景观影响小，是一种独特的中等运量城市轨道交通系统。
单轨铁路通常为高架，高架单轨具有成本低、工期短的优点。
而相对于高架的钢轨地铁而言，高架单轨占地少、污染小、能有效利用道路中央隔离带，适于建筑物密度大的狭窄街区的优点。
此外，单轨列车和轨道容易检查和维修养护。
因而单轨不失为大城市客流中等的交通线路和中等城市主要交通线路的较好选择。
特别是在地形条件复杂，利用其他交通工具比较困难的情况下，能体现其优越性。
单轨铁路按照走行模式和结构，主要分成两类——悬挂式单轨和跨坐式单轨。
悬挂式单轨铁路（也称空中轨道列车）的列车悬挂在轨道之下。
另一种较为常见的是跨座式单轨铁路，列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨。
1跨座式单轨铁路的起源，最早可以追溯到第二次科技革命，但真正达到实用还是在二战以后，相关机电技术成熟的前提下。
1953年，瑞典工业巨头Axel Lennart Wenner-Gren在德国科隆创立了一家名叫ALWEG-Forschung, GmbH的子公司（ALWEG正是Axel Lennart WEnner-Gren 姓名的缩写），从事跨座式单轨的设计，1957年建成科隆-菲林根试验线。
开通于1959年的加州迪斯尼单轨线（Disneyland Monorail System）、开通于1962年的西雅图中央线（Seattle Center Monorail），都是ALWEG的早期作品，这两条线路至今仍在运营。
《跨座式单轨车辆动力学研究国内外文献综述3000字》
跨座式单轨车辆动力学研究国内外文献综述跨座式单轨车辆动力学研究归属于轨道车辆动力学研究范畴，轨道车辆动力学研究列车在线路上运行时机车车辆各个构件之间、各节车辆之间及列车与线路之间的力、加速度和位移等相互动力作用的学科，也称车辆系统动力学。
研究内容主要包括运行平稳性、运行稳定性、曲线通过性能以及轮轨系统所特有的轮轨几何关系和轮轨蠕滑关系等，通常分为垂向动力学、横向动力学和纵向动力学对轨道车辆运行性能进行研究。
跨座式单轨车辆动力学研究的主要内容包括动力稳定性、运行平稳性、动态曲线通过、纵向动力学以及空气动力学等问题。
跨座式单轨车辆控制系统的稳定性、整车运行的平稳性、安全性以及经济性这些评价跨座式单轨车辆的重要指标也将直接影响着跨座式单轨车辆的发展和应用前景。
日本Kenjiro Goda 2000 年对单轨车辆曲线通过进行了仿真分析研究。
其所建立的单轨车辆动力模型中将车体和两转向架(机车转向架和拖车转向架)假定为有横向、侧滚和偏航自由度的刚体，转向架通过空气弹簧和横向阻尼器组成的二系悬挂装置与车体连接，空气弹簧由并联的弹簧和阻尼器来模仿。
他们假设曲线通过时在轮胎上产生轮胎径向力和轮胎接触力，其中径向力因导轨的曲率和超高引起，接触力因轮胎接触区域的滑移而产生，分别建立起走行轮、导向轮和稳定轮的轮胎模型，用多体动力学方法推导了动力运动方程，并对单轨车辆以16km/h 速度通过50m 等半径、4%超高曲线时的情况进行了仿真分析。
结果表明机车转向架的导向轮径向力比拖车转向架的大，因为机车转向架上由空气弹簧力产生的偏航力矩方向与拖车转向架的不同，而由侧向力产生的偏航力矩方向是一样的。
该研究结果可以用于在实际走行实验之前预测轮胎上产生的作用力和单轨车辆的曲线特性。
C.H.Lee 将每个车体(包括转向架、走行轮、导向轮和稳定轮)简化为15个自由度的车辆模型，可以描述沉浮、点头、摇头、测滚、横移等运动(但忽略了沿车厢纵向的运动)，提取桥梁有限元模型的模态结果，建立了车-桥系统的三维有限元模型。
跨座式单轨车的发展及其应用前景分析
跨座式单轨车的发展及其应用前景分析1. 引言1.1 跨座式单轨车的定义跨座式单轨车是一种新型的城市轨道交通工具，其特点是列车上没有车厢，乘客直接坐在悬挂在单轨轨道上的座位上。
这种设计使得跨座式单轨车在运行过程中更加灵活和高效。
跨座式单轨车通常由轨道、支架、车辆和控制系统等部分组成，其运行原理是通过电力驱动车辆沿着单轨轨道行驶。
跨座式单轨车相比传统轨道交通工具具有一些显著优势。
由于列车上没有车厢，乘客可以享受到更加宽敞舒适的乘坐环境。
跨座式单轨车的运行效率更高，可以提供更加快速、准时的服务。
跨座式单轨车在占地面积方面也具有优势，由于其采用单轨设计，可以减少对城市土地资源的占用。
1.2 跨座式单轨车的优势1. 空间利用高效：跨座式单轨车的设计可以使车辆在空中悬浮行驶，不需要地面轨道，因此可以有效地节省空间，特别适合城市中狭窄的道路和密集的人口聚集地区。
2. 低成本建设：相比传统的地面轨道交通系统，跨座式单轨车的建设成本更低。
由于其结构简单，安装方便，可以快速建设并投入使用，降低了城市交通建设的投资成本。
3. 车辆运行稳定：跨座式单轨车采用独特的悬挂设计，能够保持车辆在运行过程中的稳定性，减少了颠簸和晃动，提高了乘坐舒适度和安全性。
4. 环保节能：跨座式单轨车采用电动驱动，不产生尾气排放，减少了空气污染，符合现代城市发展的环保理念。
其低能耗特点也有利于节约能源和减少碳排放。
5. 便利快捷：跨座式单轨车的高架设计可以避免交通拥堵，缩短行驶时间，提高了交通效率。
乘客可以通过站点分布合理的车辆接驳系统实现便捷换乘，提升了出行的便利性。
1.3 跨座式单轨车的发展背景跨座式单轨车是一种新型的城市轨道交通工具，其发展背景可以追溯到20世纪70年代。
当时，城市化进程加快，交通拥堵和环境污染成为人们关注的焦点。
传统的地面交通方式已经无法满足人们的需求，因此人们开始寻求新的城市交通解决方案。
在这种背景下，跨座式单轨车应运而生。
跨座式单轨介绍
三、轨道梁的相关介绍
PC轨道梁的预制模具必须 是可横向弯曲、扭转，竖 向可调整的专用模具
是应用于跨座式单轨交通 系统的预制后张法预应力 混凝土简支梁
包括预制轨道梁时埋入的 设备系统、指形板预埋件 和支座。
三、轨道梁的相关介绍
单轨PC梁厂 为了节约投资，提高效率，一般需要在修建单轨的城市
杰克森威尔 Jacksonville Monorail (1998)
拉斯韦加斯 Las Vegas Monorail (2004)
利雅得KAFD (2012) 圣保罗 Sao Paulo Tiradentes (2014)
一、基本情况
（五）单轨应用情况小结
运量适中的城市 山地、地形道路复杂城市； 建筑集中度高的城区和城郊； 旅游观光城市； 对环境噪音要求高的居住区、学校区；
建设一个单轨PC梁生产厂。 以重庆简家岩PC梁项目部占地总面积约4.6万平方米, 分
为制梁功能区、配套及存梁区、办公生活区等功能区域
三、轨道梁的相关介绍 PC梁生产工艺流程图
四、道岔的相关介绍
四、道岔的相关介绍 （一）庞巴迪道岔系统
四、道岔的相关介绍 （一）庞巴迪道岔系统
多轨换线转辙器适用在停车场，可优化土地的运用
特别适合地上或高架城市轨道交通线路！ 目前运行车辆多以庞巴迪与日立车辆为主。
二、庞巴迪与日立车辆差异性比较
二、庞巴迪与日立车辆差异性比较 （一）车辆外观
INNOVIA 300型单轨：
细长、流线型的外型 美观、时尚，一道靓丽的
风景线 外部装饰可客户定制
日立大型单轨： 高、大 传统的地铁外形
<=6%，个别可达10%
地铁（亿/公里）
高架
地下
跨坐式单轨铰接式转向架动力学分析
跨坐式单轨铰接式转向架动力学分析作者：钱艳来源：《科学与财富》2019年第04期摘要：通过研究跨座式单轨和铰接式转向架的原理，设计能够应用于跨座式单轨列车的铰接式转向架。
利用ADAMS建立三车四转向架模型后进行仿真，确定其最优参数后，从列车的运行平稳性以及稳定性评价跨座式单轨的铰接式转向架的性能，同时论证铰接式转向架在跨坐式单轨列车中运用的可行性。
关键词：跨坐式单轨;铰接式转向架;ADAMS;动力学仿真1前言20世纪90年代末，我国从日本引进跨坐式单轨交通技术，于2000年开始建设重庆轨道交通2号线，成为我国单轨交通建设的首条线路。
铰接式转向架技术最早应用于法国TGV高速列车，TGV是欧洲高速铁路中研制最早、运用考验时间最长、世界上运营速度最高、试验速度多次创造世界纪录、性能优良的高速列车。
然而目前，将铰接式转向架应用于跨坐式单轨列车尚未出现相关研究，所以研究跨坐式单轨的铰接式转向架动力学性能十分有必要。
2铰接式转向架特点通过分析，可以得出铰接式单轨列车主要运动特点为：（1）车体具有伸缩、横移、沉浮、点头、摇头和侧滚6个自由度，经由中心销和空气弹簧与转向架构架相连。
（2）转向架构架具有伸缩、横移、沉浮、点头、摇头和侧滚6个自由度，其中，构架与中心销之间的减振器起减振作用，横向止挡起止挡作用，牵引橡胶堆则起到传递动力的作用。
（3）每台转向架构架上安装有两根车轴，用于安装橡胶轮胎，每个轮胎相对于构架只考虑绕轴旋转的运动。
综上，该动力学模型中，铰接式列车的运动自由度为（4+4+2）×4+6×7=82个自由度。
3铰接式列车动力学模型通过分析单轨列车的运行机理，联合机械系统动力学原理，采用虚拟样机技术，建立三车四转向架的“车辆—轮胎—轨道梁”耦合动力学仿真模型。
在三车四转向架的动力学模型中，头尾车为动力转向架，故而头尾车为动车;而中间车两端的转向架为非动力铰接式转向架，因此中车为拖车。
跨座式单轨车辆动力学原理概述课件
确定物理模型中各构件之间的运动学关 系及系统自由度数，创建拓扑构型图
按照拓扑构型图建立整车仿真模型—— ADAMS/View(前处理模块)里建立跨座 式单轨车辆系统的虚拟样机仿真模型。
跨座式单轨车辆动力学模型的建立
D=P2P1=6539=0.25 P2P1 6539
满足GB5599—85规定的机车的容许倾覆系数D＜0.8。说明单轨车辆中车满 载工况下即使在小曲率半径下高速行驶，其抗倾覆稳定性也是比较高的。
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
跨座式单轨车辆抗脱轨稳定性分析
对于单轨车辆来说，由于其特殊的走行结构，在直线上以正常 速度运行时，如果没有受到特别大的横向力或者侧翻力矩，单轨车 基本上不会发生脱轨现象。而车辆在曲线上运行时，由于超高以及 离心力的存在，随着运行速度的增大，导向轮，稳定轮的径向力会 发生较大变化，有可能会脱离轨面，会对车辆的安全运行造成一定 的影响。
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
跨座式单轨车辆极限车速通过直线路段受力仿真计算
运行工况：中车满载；轨道类型直道；直线路段极限车速87Km/h 。仿真结果如下图 ：
导向轮、稳定轮径向力
上图给出了导向轮与稳定轮所受的径向力随运行时间的变化情况。从图中可 以看出：当车速为87Km/h时，前后转向架左右导向轮和稳定轮径向力均发生了 不规则波动，单轨车辆在直线行驶中出现蛇形运动；直线限速为87Km/h。
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
跨座式单轨车辆倾覆稳定性分析
运行工况：中车满载；轨道类型R100；车速36Km/h。仿真结果如下图：
走行轮垂向力
当走行轮在经过圆曲段时，其垂向力会有所变化，但与静载垂向力52KN相 比，变化并不是很大。整个曲线运行过程中，左右走行轮垂向力的增减量相等。 右走行轮垂向力约为65kN，左走行轮垂向力约为39kN，此时算得的倾覆系数为：
单轨行车的工作原理
单轨行车的工作原理1.引言1.1 概述概述单轨行车作为一种创新的交通工具，近年来在城市交通领域得到日益广泛的应用和关注。
它是一种基于单一轨道运行的交通系统，具有较小的体积和较高的运行效率。
本文将详细介绍单轨行车的工作原理以及它在不同领域的应用。
在单轨行车的发展过程中，科学家们通过运用先进的轨道技术和控制系统，使单轨行车具备了独特的运行方式。
相比传统的交通工具，单轨行车具有更高的运行速度和更低的能源消耗。
同时，单轨行车的设计结构也更加灵活，适应不同地形的需要。
本文将详细叙述单轨行车的基本原理和工作方式。
在单轨行车的基本原理部分，将介绍单轨行车的轨道设计、驱动系统以及控制系统等。
在单轨行车的工作方式部分，将解释单轨行车是如何运行、如何实现载客以及如何保证运行安全稳定的。
此外，本文还将探讨单轨行车在不同领域的应用，如城市交通、旅游景区、工业运输等。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解单轨行车的工作原理以及它在各个领域中的应用。
同时，读者也可以对单轨行车未来的发展进行展望，并对它的潜在优势和应用前景有更深入的了解。
单轨行车作为一种环保、高效的交通方式，有望在未来的城市交通中发挥重要的作用。
下一节中，我们将详细介绍单轨行车的基本原理，包括轨道设计、驱动系统以及控制系统。
敬请期待！1.2 文章结构文章结构部分的内容可按照以下方式撰写:文章结构本文主要包括介绍单轨行车的基本原理、工作方式以及应用领域。
具体结构如下：引言首先，本文将通过引言部分对单轨行车的工作原理进行概述，并介绍文章的结构和目的。
正文正文部分将详细阐述单轨行车的基本原理、工作方式以及应用领域。
首先，我们将介绍单轨行车的基本原理，包括其构成要素、运行原理等内容。
然后，我们将深入探讨单轨行车的工作方式，包括如何进行载客运输、维护和安全保障等方面。
最后，我们将重点探讨单轨行车的应用领域，包括城市交通、旅游景区等方面的应用，并结合实际案例进行介绍。
结论在结论部分，我们将对单轨行车的工作原理进行总结，并展望其未来的发展。
跨座式单轨交通简介
跨座式单轨交通简介组员：郭太宇周延张杰李彦君目录第一章跨座式单轨铁路 (1)第二章跨座式单轨交通的特点 (1)第三章重庆跨座式单轨交通系统实例讲解 (2)工程简介 (2)主要技术标准 (2)转向架 (3)轨道梁桥系统 (4)道岔 (5)供电接触网 (5)再生制动吸收装置 (5)控制中心及车辆段 (5)信号 (6)参考文献 (6)第一章跨座式单轨铁路跨座式单轨铁路（Straddle-beam Monorail），就是通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。
它能有效利用城市道路空间，爬坡和曲线通过能力强，噪声和景观影响小，是一种独特的中等运量城市轨道交通系统。
单轨铁路通常为高架，高架单轨具有成本低、工期短的优点。
而相对于高架的钢轨地铁而言，高架单轨占地少、污染小、能有效利用道路中央隔离带，适于建筑物密度大的狭窄街区的优点。
此外，单轨列车和轨道容易检查和维修养护。
因而单轨不失为大城市客流中等的交通线路和中等城市主要交通线路的较好选择。
特别是在地形条件复杂，利用其他交通工具比较困难的情况下，能体现其优越性。
单轨铁路按照走行模式和结构，主要分成两类——悬挂式单轨和跨坐式单轨。
悬挂式单轨铁路（也称空中轨道列车）的列车悬挂在轨道之下。
另一种较为常见的是跨座式单轨铁路，列车跨座在路轨之上，两旁盖过路轨。
跨座式单轨铁路的起源，最早可以追溯到第二次科技革命，但真正达到实用还是在二战以后，相关机电技术成熟的前提下。
1953年，瑞典工业巨头Axel Lennart Wenner-Gren在德国科隆创立了一家名叫ALWEG-Forschung, GmbH的子公司（ALWEG正是Axel Lennart WEnner-Gren姓名的缩写），从事跨座式单轨的设计，1957年建成科隆-菲林根试验线。
开通于1959年的加州迪斯尼单轨线（Disneyland Monorail System）、开通于1962年的西雅图中央线（Seattle Center Monorail），都是ALWEG的早期作品，这两条线路至今仍在运营。
跨座式单轨转向架简介
转向架结构原理
• 基础制动装置及配管
空油转换器
带停放制动和不带停放制 动两种 将空气压力转换为液压 带停放制动的空油转换器 配有手动缓解拉线
卡钳
• 重庆2号线转向架设备配置
单轨转向架的应用
• 重庆2号线转向架分类
动力转向架
根据设备的配置、安装 位置、安装方式的不同， 分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 Ⅴ、Ⅵ六种型号
无动力转向架
根据设备的配置、安装 位置、安装方式的不同， 分为Ⅰ、Ⅱ两种型号
详见转向架区别图
转向架与车体接口
• 机械接口
跨座式单轨转向架简介
• • • • • 跨座式单轨转向架的特点 转向架主要技术参数 转向架功能 转向架结构原理 单轨转向架的应用
重庆轨道交通2号线 重庆轨道交通3号线
• 转向架与车体接口
跨座式单轨转向架的特点
• 采用橡胶轮胎，运行噪音低，爬坡能力强 • 能通过最小50m半径的曲线线路 • 跨座式结构，轨道体积小，占地少，能降 低工程建设周期和成本 • 安全性相对较高，无脱轨危险 • 轻量化设计，轴重小
导向轮
转向架结构原理
• 走行辅助轮
作为安全防范措施，当 走行轮胎发生故障时， 承担走行任务 安装在构架两端，2套/ 转向架 实心轮，铸铝轮芯+聚 氨酯橡胶 正常运行时，距离轨道 面约59mm
转向架结构原理
• 中央悬挂系统
安装在车体与构架之间 为车辆提供第二级减振 传递车体与转向架之间的垂 向、横向、纵向力 主要由以下组成
转向架结构原理转向架配线卡座转向架结构原理典型的无动力转向架由以下组成atptd天线安装转向架结构原理主体结构完全相同根据设备安装座的不同两种构架组成分别又划分为若干种型号转向架的关键承载结构安装连接转向架其它设备atp天线安装座仅无动力转向架动力转向架构架组成无动力转向架构架组成转向架结构原理承担走行任务充氮气的无内胎橡胶轮胎圆锥滚子轴承脂润滑悬臂式空心车轴驱动轴与齿轮箱相连接传递驱动力转向架结构原理稳定轮起维持车辆平衡防止侧倾结构相同仅车轮安装方向不同水平安装使用导向轮转向架结构原理走行辅助轮作为安全防范措施当走行轮胎发生故障时承担走行任务安装在构架两端2套转向架氨酯橡胶正常运行时距离轨道面约59mm转向架结构原理传递车体与转向架之间的垂向横向纵向力主要由以下组成空气弹簧中心销中心销座牵引橡胶堆及其安装座横向缓冲器及其安装座减振器高度调整装置纵向止档转向架结构原理空油转换器带停放制动和不带停放制动两种将空气压力转换为液压带停放制动的空油转换器配有手动缓解拉线卡钳安装在齿轮箱上装有制动闸片不锈钢管件与车体供风管路通过橡胶软管连接转向架结构原理齿轮箱传递牵引力两级减速直角传动中间轴安装有制动盘设有卡钳安装座通过螺栓安装在构架上联轴节连接牵引电机与齿轮箱挠性板式联轴节牵引电机输出牵引力额定功率105kw联轴节防护罩转向架结构原理齿轮箱组成用于无动力转向架可安装速度传感器齿轮箱主要用于制动无输入轴转向架结构原理内压检测装置实时监测走行轮胎内压设有带压力开关的压力检测表当走行轮胎内压低于750kpa时压力开关闭合滑环将旋转电路与静止电路连接起来安装在走行轮端部转向架结构原理集电装置分为正极负极两种安装在构架稳定轮支架上包括受流器及相关安装零部件正极集电装置还设有释放装置和配管用于控制受流器滑板的收放
跨座式单轨车辆概述
第2章 跨座式单轨车辆概述2.1 跨座式单轨车辆的特点、组成和主要技术参数2.1.1 跨座式单轨车辆的特点作为一种特殊的城市轨道交通模式，与普通城轨交通相比，跨座式单轨交通有着一定的特殊性，这种特殊性主要体现在线路和车辆系统上。
跨座式单轨交通线路上的特殊性主要体现在轨道梁和道岔上。
跨座式单轨交通的轨道梁不仅是承重的桥梁结构，约束列车行驶的轨道，同时也是牵引电网，信号系统等设备的载体，是集多种功能为一体、高精度的建筑结构；跨座式单轨道岔是集导向和承重与一体的结构，由可移动的钢制轨道梁、机电控制系统、梁上供电、信号设施等集成。
跨座式单轨车辆一般为４辆、６辆或８辆编组，两头设司机室。
车体采用铝合金大断面挤压型材及板材制造，可以有效减轻车辆自重。
采用防火性能好的材料制造座椅、地板等。
为降低车内噪声，并保持车内温度，在车体四周增加隔热隔声材料，在转向架周围车体下部的裙板上设置隔音壁。
列车采用直流供电，牵引系统与普通城轨列车并无较大差异。
最能体现单轨车结构的特别之处的设计为车体的转向架。
跨座式单轨车辆转向架（见图2-1-1）为无摇枕特殊结构的跨座式2轴转向架，车轴为单悬臂固定在转向架上，每根轴上装有2条走行轮，该走行轮为充入氮气的橡胶轮胎。
转向架两侧上方各有2条导向轮，下方各有1条稳定轮，均为充入空气的橡胶轮胎。
图2-1-1 跨座式单轨车辆转向架每辆车有2台转向架，动力转向架的每根轴由２台交流牵引电机驱动，转向架采用中心牵引装置，采用两级减速直角齿轮传动方式，电机到齿轮箱的联轴节为弹性联轴节，齿轮采用飞溅润滑方式，基础制动采用盘形制动。
转向架构架由侧梁、横梁、端梁及导向、稳定车轮的支撑架构成，构架采用钢板焊接结构，有足够的强度和刚度。
转向架与车体间的悬挂装置为空气弹簧，并装有横向减振器，具有良好的动力性能及乘坐舒适度。
由于跨座式单轨车辆的转向架装有3种轮胎：走行轮、导向轮及稳定轮，因此它的走行机理与传统的钢轮-钢轨系统完全不同。
单轨小车的工作原理解析
单轨小车的工作原理解析单轨小车是一种常见的运输设备，广泛应用于工业生产、物流配送等领域。
它具有结构简单、运行平稳的特点，能够帮助企业提高生产效率和物流运输效能。
本文将对单轨小车的工作原理进行解析，以帮助读者更好地理解和应用该设备。
单轨小车的工作原理主要涉及其动力系统、控制系统以及轨道结构。
首先，我们来介绍一下单轨小车的动力系统。
单轨小车通常采用电动拖车作为动力源，通过电机驱动车辆前进。
电机一般由电动拖车的电池供电，而电动拖车则通过固定电缆与外部电源连接。
电动拖车可以根据实际需要具备不同的载重能力，以适应不同的工作场景。
在运行中，电动拖车将能量通过传动装置传递给单轨小车的轮胎或轮辋，从而推动车辆前进。
传动装置通常由齿轮、链条或皮带组成，能够将电机的旋转运动转化为车轮的线性运动。
这种传动方式简单可靠，具有高效率和稳定性。
接下来，我们来看一下单轨小车的控制系统。
控制系统是单轨小车能够进行运转的核心部分，它能够实现车辆的启动、停止、转向以及速度调节等功能。
目前常见的控制方式主要有按钮控制和无线遥控两种。
按钮控制是通过安装在车辆上的按钮或开关来控制单轨小车的运行。
操作人员可以根据需要按下相应的按钮，实现车辆的前进、后退、转向等动作。
这种控制方式简单易用，但需要人工操作，对操作人员的技术要求较高。
而无线遥控系统则采用无线通信技术，实现远程对单轨小车的控制。
操作人员可以通过遥控器发送信号，控制车辆的运行状态。
无线遥控系统具有操作方便、安全可靠的特点，适用于需要远程操作的工作场景。
除了动力系统和控制系统外，单轨小车的轨道结构也是其工作原理的重要组成部分。
单轨小车的轨道通常由钢轨或铁轨组成，能够提供车辆行进的方向和轨道。
在轨道上，单轨小车通过轮轨的间隙进行行驶。
轨道上的轮轨具有一定的倾斜角度，以确保车辆能够在匀速运行的情况下保持稳定。
此外，为了减少车辆的运行阻力，轨道的表面通常会进行抛光或涂覆特殊材料，以减少摩擦。
跨座式与悬挂式单轨运输系统
2 道岔
1 道岔结构类型
道岔是使列车由一条线路转向另一条线路的设施。跨座式单轨交通 的道岔，道岔区的轨道梁同时也是道岔的部件，称道岔梁。转辙时一端 位置不动另一端转辙对位，使车辆转换行驶线路。
跨座式单轨交通的道岔，从结构上可分为关节型道岔和关节可挠型 道岔两大类型。
2 道岔的形式
跨座式单轨交通的道岔其基本形式有单开、双开、三开及五开等几 种。依据行车组织设计，组合成单渡线、交叉渡线等多种不同的形式。 下面为具有代表性的几种道岔：
日本是世界上第一个应用“SAFEGE”型单轨系 统的国家，于1964年在名古屋的东山动物园建成 日本都市单由车辆、轨道结构、设备系 统和车站等建筑构成。
单轨交通由于走行系统不同于传统的轮轨交 通，因此车辆和轨道结构均具有独特的构造型式， 同时跨座式与悬挂式单轨交通由于走行的具体方 式不同，两者之间也有许多差别。
车站的站厅、通道等宽度、高度及面积，与传统型城市轨道交通一 样，应根据客流量计算及规范要求确定。
独轨铁路发展
独轨铁路是指车辆在一根轨道上行驶的轨道交通系统。早在1824 年，英国就出现了为伦敦码头运货面修建的独轨铁路，靠畜力牵引。 1888年爱尔兰也修建了一条约l5km的客货两用独轨铁路，牵引动力为 蒸汽机车，这条铁路前后运营了37年。现存最早修建的独轨铁路是德 国乌帕塔尔市在1901～1903年间一条约13km的悬挂式独轨铁路，牵引 动力为电力驱动，该条独轨铁路现仍在运营中。
• 单轨交通的设备系统组成，与传统城市轨 道交通没有明显的区别，但由于轨道独特 的构造形式，在供电、通信、信号包括自 动控制系统等方面的一些技术措施和设置 方式与传统型城市轨道交通也不完全相同。
•
车辆
1 跨座式单轨交通车辆
走行轮垂向刚度对跨座式单轨车辆曲线通过性能的影响
走行 轮垂 向 刚度 ／ Ｎ・ ｍ— ｉ 走行 轮垂 向 阻尼 ／ Ｎ・ ｓ・ ｍ一 １ 走行 轮侧偏 刚度 ／ Ｎ・ ｒ ａ ｄ 一 １ 导向 （ 稳 定 ）轮 质 量 ／ ｋ ｇ
端 接 中心销 座 。 中 心销 上 端 固定 在 车体 上 ， 下端 与 安装 在构 架 上 的 中心 销 座 固连 。由于 中心 销座 固定 在 中心 销 上 ， 而 中心 销 又 固定 在车 体 上 ， 因此 在 建立 动
数值
１ ２ ０ ００
力 学模 型 时可 以做这 样 的简化 ：去掉 中心销及 中心销
座， 这 样减振 器 、 牵 引橡 胶堆 、 横 向止 挡 以及纵 向止 挡
５ ６ ００
５４
直接 连 接 车体 和 转 向架 构 架 。 模 型 中走 行 轮 、 导 向轮 以及稳 定 轮都 用 轮胎 力来 模拟 ；牵 引橡 胶堆 、 空气 弹 簧 和减 振 器都用 弹簧 来模 拟 ；横 向止 挡 和纵 向止挡 用 单 向力 来模 拟 。 转 向架模 型如 图 １ 所示。
８ ７
Ｚ蔗
６ ５ ４ ３ ２
ｌ ０
时 同 时要 匹 配 给一 个 路 面 ，因此 ， 建 第一 个 走 行 轮时 即创 建 一个 路 面 ， 再建 其 他走 行轮 时 只需 调用 这个 路
面 即可 ；同理 ， 对 于 两侧 的导 向轮 、 稳 定轮 也是 如此 。 导 向轮 和稳定 轮有预压 力 （ ４ ． ９ ｋ Ｎ） ， 在创建轮 胎力 时 ，
上 的前 左 、 后 右导 向轮起 着 主要 的导 向功 能 。
辆 仿 真模 型 ，
如 图 ２所 示 。
转 向 架 构 架 和车体 都 有 ６ 个 自由度 ， 而
跨座式单轨车辆PPT课件
单轨交通的车站
车站设备 ❖ 电梯、自动扶梯与自动人行道
当单轨交通设置曳引驱动电梯用于运送乘客时，应满足使用轮椅者 和盲人使用。 自动扶梯应采用30°倾斜角，梯级名义宽度为1m
❖ 安全门与屏蔽门
单轨交通车站站台应设置安全栏栅或全高（或半高）安全门，地下车 站可优先采用屏蔽门。
苏州大学 城市轨道交通学院
跨座式单轨的概述
世界上第一条跨座式单轨铁路线诞生于1888 年, 是由法国人Charle Larligue 设 计, 在爱尔兰铺设的, 线路长约15 km , 由蒸汽机车牵引, 这条线路一直运行到 1924 ,年10 月。在第二次世界大战以后, 随着科学技术的进步, 跨座式单轨铁 路技术才受到各方重视, 逐渐完善和成熟起来。1952 年, 德国工业家Axellenard Wenner2Gren 在德国科隆附近的菲林根建造了一条单轨线进行实验研究。经 过反复试验, 于1958 年得出这样的结论: 采用跨座式、混凝土轨道和橡胶充气 轮胎能达到最好的效果。这就是目前所称的ALWEG 型跨座式独轨铁路。后 来美国、日本和意大利等许多国家都修建了这种形式的独轨。其中尤以日本 建成的线路最多。
2000 年3 月数据
苏州大学 城市轨道交通学院
跨座式单轨的概述
——应用实例
北京首都机场三号航站楼为实现机场航站楼内旅客出行的方
。 便，在航站楼内的捷运系统使用了无人驾驶的摆渡车
苏州大学 城市轨道交通学院
跨座式单轨的概述
——应用实例
深圳欢乐干线是华侨城旅游度假区最新发展的一个项目， 该项目采用国际先进的无人驾驶的高架单轨列车
跨座式单轨 轨道梁与车 辆断面图
苏州大学 城市轨道交通学院
跨坐式单轨车辆的临界横向力与曲线限速
ห้องสมุดไป่ตู้
铁道学报 JOURNAL OFTHECHINA RAILWAYSOCIETY
Vol.42 No.2 February 2020
文 章 编 号 :1001-8360(2020)02-0050-07
跨坐式单轨车辆的临界横向力与曲线限速
张 让,任利惠,季元进
(同济大学 铁道与城市轨道交通研究院,上海 201804)
CriticalLateralForceandCurveSpeedLimitofStraddle TypeMonorailVehicle
ZHANG Rang,REN Lihui,JIYuanjin
(InstituteofRailTransit,TongjiUniversity,Shanghai201804,China)
Abstract:Undertheactionofcentrifugalforce,thestablewheelononesideoftherunninggearofstraddletype monorailvehiclereducedtheload.Accordingtothecriticalstate wherethestable wheeljustlefttherail surface,thecentrifugalforceofthecarbodywasdefinedasthecriticaltransverseforce.Thedynamicproblem ofthestraddletype monorailvehiclepassingthroughthecurve wastransformedintothestaticproblem by usingtheprincipleofd’Alembert,toderivetherelationshipformulabetweenthecriticaltransverseforceand theprepressureofthestabilizingwheel.Theaccuracyoftheformulawasverifiedbythemulti-bodydynamics softwareUM.Accordingtotheformulaofthecriticaltransverseforce,thereasonablevalueofthepre-pressure ofthestabilizing wheel wasdiscussedfrom theperspectiveofcomfort,andtherelationship betweenthe maximum and minimum limiting speed ofthe curve and the pre-pressure ofthe stabilizing wheel,the superelevationrateofthetrackbeam andtheradiusofthecurve wasobtained.Theresultsshowthatthe criticaltransverseforcehasalinearrelationshipwiththeprepressureofthestabilizingwheelandguidewheel. Consideringtherequirementsofrunningsafetyandcomfort,whenthepre-pressureofthestabilizingwheeland guidewheelofthevehicleissetto7kN,the maximumsuperelevationrateofthetrackbeamissetto6% . Keywords:straddletypemonorailvehicle;criticallateralforce;curvespeedlimit;comfort;safety
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一些不舒服的感觉。
5
跨座式单轨车辆运行平稳性研究
跨座式单轨车辆运行平稳性研究
运行工况：中车满载；轨道类型R100；车速36Km/h；路面空间功率谱密度Ge=1e-7 仿真结果如下图：
导向轮、稳定轮径向力
走行轮垂向力
跨座式单轨车辆运行平稳性研究
车体质心加速度时域（频域） 历程曲线
跨座式单轨车辆运行平稳性研究
确定物理模型中各构件之间的运动学关 系及系统自由度数，创建拓扑构型图
按照拓扑构型图建立整车仿真模型—— ADAMS/View(前处理模块)里建立跨座 式单轨车辆系统的虚拟样机仿真模型。
跨座式单轨车辆动力学模型的建立
单轨车辆空间动力学模型
单轨车辆拓扑构型
类型 R100
直道长度 L1（m） 100
过渡曲线 S1（m） 30
弯道半径 R(m) 100
弯道角度 C(°) 60
弯道超高 H（m） 0.0408
过渡曲线 S2（m） 30
直道长度 L2（m） 100
轨道参数
跨座式单轨车辆动力学模型的建立
车辆虚拟样机动力学模型
3
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
跨座式单轨车辆倾覆稳定性分析
运行工况：中车满载；轨道类型R100；车速36Km/h。仿真结果如下图：
走行轮垂向力
当走行轮在经过圆曲段时，其垂向力会有所变化，但与静载垂向力52KN相 比，变化并不是很大。整个曲线运行过程中，左右走行轮垂向力的增减量相等。 右走行轮垂向力约为65kN，左走行轮垂向力约为39kN，此时算得的倾覆系数为： P P 65 39 D= 2 1 = =0.25 P2 P1 65 39 满足GB5599—85规定的机车的容许倾覆系数D＜0.8。说明单轨车辆中车满 载工况下即使在小曲率半径下高速行驶，其抗倾覆稳定性也是比较高的。
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
跨座式单轨车辆抗脱轨稳定性分析
对于单轨车辆来说，由于其特殊的走行结构，在直线上以正常
速度运行时，如果没有受到特别大的横向力或者侧翻力矩，单轨车 基本上不会发生脱轨现象。而车辆在曲线上运行时，由于超高以及
离心力的存在，随着运行速度的增大，导向轮，稳定轮的径向力会
发生较大变化，有可能会脱离轨面，会对车辆的安全运行造成一定 的影响。
不规则波动，单轨车辆在直线行驶中出现蛇形运动；直分析
跨座式单轨车辆曲线通过性仿真分析
跨座式单轨车辆极限车速通过曲线路段受力仿真计算
运行工况：中车满载；轨道类型R100；直线路段极限车速34Km/h 。结果如图：
导向轮、稳定轮径向力
跨座式单轨车辆曲线通过性仿真分析
动力性能 涉及方面 评价指标 稳定性（安全性） 抗脱轨稳定性 车辆抗倾覆稳定性 曲线通过能力 车辆曲线通过受力分析 车辆曲线通过侧倾稳定性 平稳性 乘客乘坐舒适性
脱轨系数、抗倾覆系数、车体侧倾角、平稳性指数
跨座式单轨车辆的动力学性能评定
倾覆稳定性评价
倾覆系数D用于评定车辆在侧风、离心力、横向振动惯性力等载 荷作用下车辆一侧所有车轮是否会减载到腾空而脱离轨道并导致车辆 倾覆，倾覆系数定义如下：
三
• 稳定轮径向力在曲线通过时也有变化，对于同一转向架，左侧稳 定轮径向力减小为零，右侧稳定轮径向力增大。稳定轮的主要作 用是抵抗不平衡的倾覆力矩，导向作用较小。
跨座式单轨车辆曲线通过性仿真分析
跨座式单轨车辆曲线通过车体侧倾分析
运行工况：中车满载；轨道类型R100；车速分别为29Km/h、36Km/h和43Km/h 仿真结果如下图：
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
跨座式单轨车辆极限车速通过直线路段受力仿真计算
运行工况：中车满载；轨道类型直道；直线路段极限车速87Km/h 。仿真结果如下图 ：
导向轮、稳定轮径向力
上图给出了导向轮与稳定轮所受的径向力随运行时间的变化情况。从图中可
以看出：当车速为87Km/h时，前后转向架左右导向轮和稳定轮径向力均发生了
本文认为，车辆通过弯道行驶时，导向轮所受的径向压力变化
较大，当前后转向架同侧的两个导向轮有一个所受的径向压力变为 了零，而另一个导向轮在1000N左右时，视为脱轨。
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
运行工况：中车满载；轨道类型R100；车速36Km/h。仿真结果如下图：
导向轮、稳定轮径向力
从计算结果得出：在车速不大于36Km/h时，导向轮有足够的径向力保证车辆 运行稳定。
跨座式单轨车辆动力学 性能仿真分析研究
构建了38个自由度的单轨车辆动力学模型，建立了走行轨面载荷谱，为单轨车辆 设计与分析提供了理论支撑。
38自由度车辆动力学模型
车辆动力学性能评价仿真 大编组列车弯道通过性分
析
车体轻量化设计 转向架结构分析 道岔通过性分析
载落谱
形成了完善的单轨车辆数字化设计分析方法，为车辆自主设计和列车系统集成提供 了设计分析方法。
三种速度下的车体侧倾角
在直线段，车体侧滚角基本为零，车辆行驶到曲线半径处时，车体开始出现 侧滚，当v=29Km/h时，车体侧滚角是0.9°，而v=43Km/h时，车体侧滚角已变为 3.7°。这说明随着车速的增加，车体随着速度的增加从而使得离心力的增大，使车 体向外倾斜，车体侧滚角逐渐向外侧倾倒。v=43Km/h的车体侧滚角最大，最大 侧滚角为3.7°。由于曲线的超高角已经很大，因此会让车中乘客产生倾斜感，会有
一
• 当车速为43Km/h时，前转向架前右导向轮、后右导向轮径向力为 零，后转向架前右导向轮、后右导向轮径向力为零，与轨面脱离， 车辆发生脱轨；曲线限速为43Km/h。
二
• 在直线段，左右导向轮径向力大小相等，经过16s后车辆驶入曲 线段，左右导向轮径向力开始增减。对于前转向架，前左和后右 导向轮径向力增加，而前右和后左导向轮径向力减小，由此形成 了一个摇头力矩，它是引导车辆通过曲线的主要转动力。对于后 转向架，情况正好相反。也就是说，一个转向架上的四个导向轮 中，在曲线通过时，实际上只有两个轮胎起到主要的导向作用。
按照GB5599－85标准评价单轨车辆的运行平稳性，评价结果如表所示。符合 车辆运行平稳性的要求。
平稳性评价结果
评定内容
GB5599 评价标准
弯道R100
满载
横向 垂向
车速 36 km/h 36 km/h
平稳性数值 1.051 1.395
评价结果
优 优
D<0.8
跨座式单轨车辆的动力学性能评定
运行平稳性评价
参照GB5599－85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》， 进行单轨车辆运行平稳性分析。其中运行平稳性按照平稳性指数W评 价，W的计算公式如下：
式中：W—平稳性指数 A —振动加速度， 取 f—振动频率，Hz F（f）—频率修正系数
A3 W 7.0810 F( f ) f
目
录
1 跨座式单轨车辆的动力学性能评定
2
跨座式单轨车辆动力学模型的建立
3
跨座式单轨车辆运行稳定性分析
4
跨座式单轨车辆曲线通过性仿真分析
5
跨座式单轨车辆运行平稳性研究
1
跨座式单轨车辆的动力学性能评定
跨座式单轨车辆的动力学性能评定
单轨车辆的动力学性能主要包括运行稳定性（安全性）、平稳性 以及曲线通过能力等三个方面。按照GB5599－85《铁道车辆动力学 性能评定和试验鉴定规范》，衡量这些性能的主要指标如表所示：
GB5599—85制定了客车、机车以及货车的平稳性等级评价标准， 下表给出了客车的平稳性等级评价标准。
平稳性等级 1级 2级 3级 平稳性指数W <2.5 2.5~2.75 2.75~3.0 评定 优 良 合格
2
跨座式单轨车辆动力学模型的建立
跨座式单轨车辆动力学模型的建立
动力学仿真模型建立
对单轨模型进行合理的抽象、简化，等效成 跨座式单轨车辆系统的物理模型亦即空间动 力学模型
D Pd P P 1 2 Pst P2 P 1
式中： Pd—车辆左右两侧车轮的垂向载荷之差 Pst —车辆左右两侧车轮的垂向载荷之和 P2 —增载一侧的车轮垂向载荷 P1 —减载一侧的车轮垂向载荷
倾覆系数应在试验车辆以线路允许的最高速度通过时的运行状态下 测试，我国《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（GB559985）规定车辆倾覆系数为：