重载列车动力学仿真绘图工具的设计与实现
重载列车交直流混编机车牵引仿真模型
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第02期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.02.019重载列车交直流混编机车牵引仿真模型孙元波1，魏伟2，张渊2，古煜3（1.国能朔黄铁路发展有限责任公司，河北沧州062350；2.大连交通大学，辽宁大连116028；3.中车大同电力机车有限公司，山西大同037038）摘要：由于交、直流机车采用不同的控制方式，在2种机车混编时可能会出现机车牵引力不协调，易造成直流机车切轮，同时出现较大车钩力等问题。
朔黄铁路根据神8交流机车和SS4B直流机车牵引特性，通过网络传递过程中信号的转换，在不改变2种机车牵引特性的情况下，实现了神8交流机车和SS4B 直流机车牵引力的合理匹配。
建立了神8交流机车和SS4B直流机车牵引模型、网络传输中混编机车信号转换模型，对朔黄铁路神8交流机车和SS4B直流机车组成的1.6万t混编列车在不同路段的牵引工况进行仿真校验。
结果表明，在较长距离牵引工况下的仿真与试验结果相比较，速度差一般控制在1 km/h范围内，少量区域出现2～3 km/h的速度差，仿真精度满足列车纵向动力学仿真需要。
该工作为交直流混编列车的运行仿真、制订操纵指导卡、优化操纵方法提供了重要的分析手段，为进一步研究交、直流机车合理匹配提供分析工具，同时也为其他种类交、直流机车混编模型的开发提供模型化方法。
关键词：直流机车；交流机车；牵引特性；牵引模型中图分类号：U270 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）02-0069-04在中国，重载运输牵引动力经历了从SS4B机车到HXD机车的过渡过程，早期的2万t列车编组采用“2SS4B 机车+105车辆+2SS4B机车+105车辆+可控列尾”，随着交流机车的上线，2万t列车编组改为“1HXD 机车+105车辆+1HXD机车+105车辆+可控列尾”，其中的HXD有HXD1机车和HXD2机车。
高速列车车辆动力学建模与仿真
高速列车车辆动力学建模与仿真在当今交通运输技术的领域中，高速列车已经成为了人们出行的重要方式之一。
在高速列车的运行过程中，要充分考虑车辆的动力学特性，以提高列车的运行效率和安全性。
因此，在高速列车的研发过程中，车辆动力学建模与仿真技术变得越来越重要。
一、高速列车车辆动力学的研究意义车辆动力学主要研究的是车辆在运行过程中的力学特性，包括车辆的运动状态、运动规律以及受力情况等。
在高速列车的运行中，对于车辆动力学的研究意义非常重要。
首先，高速列车的运行速度非常高，这就决定了其对于车辆动力学特性有着更高的要求。
高速列车的运行速度在每小时300公里以上，对于车辆的平稳性、稳定性、操控性等都有着非常高的要求。
其次，高速列车的安全性也是车辆动力学研究的重点之一。
为了确保高速列车的安全运行，需要对车辆的运行特性进行全面、深入的研究和探究。
只有深入理解车辆的动力学特性并进行仿真分析，才能评估车辆在各种情况下的安全性能。
最后，高速列车的效率和性能也是车辆动力学研究的重要内容之一。
高速列车的运行速度越快，其运行效率也越高，因此，在研发过程中需要综合考虑各种因素，以确保车辆的最佳性能表现。
二、高速列车的车辆动力学建模车辆动力学建模主要是将车辆的运动状态、运动规律以及受力情况等信息进行建模和分析，通过计算机模拟和仿真技术，进一步评估车辆在各种情况下的运行性能和安全性。
车辆动力学建模要考虑到车辆的不同运行状态和环境因素对车辆动力学特性的影响。
例如车辆的空气阻力、轮胎和轨道的磨损、风力、气温等因素，都会对车辆的动力学性能造成一定影响。
三、高速列车的车辆动力学仿真车辆动力学仿真是在车辆动力学建模的基础上，采用计算机仿真技术对车辆在各种情况下的运行性能进行模拟，进一步评估车辆的运行安全、效率和性能。
通过车辆动力学仿真，可以对高速列车的运行条件进行深入分析。
对于车辆的运行特性、安全性能和效率等都可以进行全面评估，并进一步探究如何提高车辆的性能和安全性。
高铁列车车辆动力学仿真与实验研究
高铁列车车辆动力学仿真与实验研究摘要：高铁列车作为现代交通工具，其运行速度快、安全性高，受到了越来越多的关注。
为了提高高铁列车的性能，需要对其车辆动力学进行研究。
本文通过对高铁列车车辆动力学的仿真与实验研究，探讨了高铁列车的运行原理、优化方法以及未来发展方向。
首先介绍了高铁列车的发展历史和现状，然后对高铁列车车辆动力学建模进行了深入分析，包括对高铁列车的动力学特性、运行原理和系统结构的描述。
接着，针对高铁列车的动力学仿真进行了详细研究，通过建立数学模型和进行仿真实验，验证了高铁列车在不同条件下的运行效果和性能。
最后，对高铁列车车辆动力学的实验研究进行了总结和展望，提出了未来研究的方向和重点。
关键词：高铁列车；车辆动力学；仿真；实验；优化一、引言高铁列车作为一种新型的交通方式，具有运行速度快、安全性高、能耗低等优点，受到了广泛的关注。
为了更好地发挥高铁列车的优势，提高其性能，需要对其车辆动力学进行深入研究。
车辆动力学是研究车辆运动规律和特性的学科，通过对车辆动力学的研究，可以有效提高车辆的控制性能和运行效率，保障行驶安全。
因此，对高铁列车车辆动力学进行仿真与实验研究具有重要的意义。
二、高铁列车的发展历史与现状高铁列车起源于20世纪60年代，经过几十年的发展，高铁列车已经成为了一种重要的交通方式。
目前，世界各国都在大力发展高铁列车技术，提高高铁列车的运行速度和安全性。
中国作为高铁列车技术的发展领头羊，目前已经建成了世界上最大规模的高铁网络，高铁列车运营里程和车速均处于世界领先水平。
高铁列车的发展主要经历了从初期的速度提升、技术革新到后期的系统优化、运行稳定的过程。
当前，高铁列车的技术水平已经非常成熟，但是仍然存在一些问题需要解决，如车辆动力学特性不够明晰、运行效率有待提高等。
三、高铁列车车辆动力学建模高铁列车的车辆动力学模型是研究高铁列车运动规律的基础，建立合理的模型可以帮助我们更好地理解高铁列车的运行原理和性能特点。
动力学主要仿真软件
车辆动力学主要仿真软件1960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA，主要解决多自由度无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量－弹簧－阻尼”模型分析。
作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。
随着多体动力学的诞生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。
1973年,美国密西根大学的N.Orlandeo和，研制的ADAMS软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR 刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率。
1977年,美国Iowa 大学在，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。
随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。
德国航天局DLR早在20世纪70年代，Willi Kortüm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件有Fadyna （1977）、MEDYNA（1984），以及最终享誉业界的SIMPACK（1990）.随着计算机硬件和数值积分技术的迅速发展，以及欧洲航空航天事业需求的增长，DLR决定停止开发基于频域求解技术的MEDYNA软件，并致力于基于时域数值积分技术的发展。
1985年由DLR开发的相对坐标系递归算法的SIMPACK软件问世，并很快应用到欧洲航空航天工业，掀起了多体动力学领域的一次算法革命。
同时，DLR首次在SIMPACK软件中将多刚体动力学和有限元分析技术结合起来，开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统的发展。
另外，由于SIMPACK算法技术的优势，成功地将控制系统和多体计算技术结合起来，发展了实时仿真技术。
高速火车车辆动力学模型的建立与仿真研究
高速火车车辆动力学模型的建立与仿真研究火车是一种经济、环保、安全的交通工具，而高速列车更是其优质形态之一。
高速列车有着更高的速度、更好的舒适性和更强的经济性能，是世界各国进行互联互通、促进经济发展的重要载体。
然而，高速列车的性能不仅与车身、轮轴、传动器等各组件性能有关，同时与车辆的动力学性能有关。
车辆动力学模型是研究车辆动力学特性的重要手段，其建立和仿真是研究高速列车性能的关键。
一、车辆动力学模型的研究意义和研究现状车辆动力学模型是指车辆的物理特性，包括车辆的运动、工作、变形和振动等。
通过建立车辆动力学模型，可以实现对高速列车运动和振动的分析和优化，从而提高其性能和安全性。
车辆动力学模型研究已经成为了高速列车理论研究和工程实践的热点之一。
目前，国内外对车辆动力学模型的研究已经有了很大的进展。
以国内为例，国内高速列车的发展开始于20世纪80年代，随着一系列高铁项目的建设，国内高速列车的技术水平不断提高。
在此背景下，车辆动力学模型研究也逐渐得到了关注。
目前，国内高速列车车辆动力学模型研究集中于高速列车动力学特性的数学建模与仿真，以及通过仿真分析车辆动力学性能，以指导高速列车的设计和优化。
二、车辆动力学模型的建立车辆动力学模型的建立使用多种方法，包括数学模型、计算机仿真以及实验等多种手段，下面将以数学模型和计算机仿真两个方面进行介绍。
1. 数学模型车辆动力学数学模型的建立主要从动力学、声学和热力学等多个角度入手，以实现车辆动力特性的准确分析。
其中，动力学模型是车辆动力学模型的核心。
动力学模型的建立需要考虑车辆的各种运动学学参数以及车辆重要结构参数。
在此基础上，可以通过牛顿第二定律、欧拉—拉格朗日公式等基本动力学方程式推导得到，从而建立车辆动力学数学模型。
2. 计算机仿真计算机仿真是车辆动力学模型的重要手段之一。
根据车辆动力学数学模型，可以通过计算机仿真技术来进行模拟车辆在行驶过程中的动态特性，具有重要的理论和实际意义。
利用CAD软件进行机车动力学分析的步骤
利用CAD软件进行机车动力学分析的步骤随着科技的不断进步，计算机辅助设计（CAD）软件在工程设计领域的应用越来越广泛。
其中，利用CAD软件进行机车动力学分析是一个重要的应用方向，可以帮助工程师更好地理解和优化机车的动力学性能。
下面将介绍利用CAD软件进行机车动力学分析的一般步骤。
第一步：建立三维模型机车的动力学分析需要基于准确的机车三维模型进行。
在CAD软件中，可以通过绘制机车的各个部件，如车体、底架、各种传动系统等，来建立机车的三维模型。
在建模过程中需要考虑各个部件之间的几何关系和连接方式，以及对应的参数和约束条件。
第二步：定义材料和物理特性在进行机车动力学分析之前，需要定义机车各个部件的材料特性和物理特性。
例如，车体的强度和刚度参数、传动系统的摩擦系数、车轮的质量和惯性等。
通过输入这些参数，可以使得模型更加真实和准确，以便进行后续的分析。
第三步：施加载荷和约束条件机车在运行和工作过程中会受到各种载荷的作用，如惯性力、重力、摩擦力等。
在CAD软件中，可以通过施加相应的载荷和约束条件来模拟机车在不同工况下受到的力和约束。
例如，施加一个恒定的向前行驶的力来模拟机车的牵引力，以及施加一些限制条件来模拟车轮的接触和运动方式等。
第四步：进行动力学分析一旦建立好模型并定义好载荷和约束条件，就可以进行机车的动力学分析了。
在CAD软件中，可以利用内置的分析工具或者插件来进行分析。
比如，可以进行机车的受力分析，计算机车各个部件的应力和变形情况；可以进行机车的运动学分析，分析机车的速度、加速度、位移等运动性能；还可以进行机车的振动分析，分析机车在振动作用下的响应和稳定性。
第五步：优化和改进通过动力学分析，可以得到机车在各种工作和运行条件下的性能参数和行为情况。
根据分析结果，可以对机车的设计和结构进行优化和改进。
例如，可以调整各个部件的尺寸和形状，以改善机车的强度和刚度；可以优化传动系统的设计，以提高机车的牵引性能和燃油经济性等。
车辆仿真方案设计图怎么画
车辆仿真方案设计图怎么画车辆仿真方案设计图是指通过某种软件工具，在计算机中建立虚拟车辆，并对车辆的运行情况进行仿真模拟，以此来评估车辆各项参数的优劣和稳定性。
那么，在进行车辆仿真方案设计时，我们需要做的第一步就是画出车辆仿真图。
那么，本文将介绍在进行车辆仿真方案设计时，如何画出车辆仿真方案设计图。
第一步：选择车辆仿真软件工具在进行车辆仿真方案设计时，我们需要选择一款可靠的车辆仿真软件工具，并进行学习和使用。
目前市面上比较流行的车辆仿真软件工具有CARPACK、ADAMS、SIMPACK、VEHICLE DYNAMICS等。
在选择软件工具时，我们需要考虑软件的稳定性、易用性以及其所包含的车辆模型以及仿真模拟功能。
第二步：创建车辆模型在完成软件选择后，我们需要创建车辆模型。
车辆模型的建立包含以下几个方面：车辆的几何模型、车辆的动力学模型、车辆的控制模型以及车辆的环境模型。
车辆几何模型车辆几何模型的建立需要使用CAD软件进行建模。
在建立车辆几何模型时，需要根据车辆的实际情况进行建模，包括车身、车轮、悬挂系统、转向系统等。
在建立车辆几何模型时，需要注意模型的精度和细节，确保模型的准确性和真实性。
车辆动力学模型在车辆动力学模型中，主要包括车辆的力学特性和运动学特性。
其中，力学特性包括车辆的质量、惯性、机械特性等，运动学特性包括车辆的速度、加速度、角速度等。
在建立车辆动力学模型时，需要根据车辆实际情况进行设置，以确保模型的准确性和真实性。
车辆控制模型车辆控制模型是车辆仿真中最重要的模型之一。
在车辆控制模型中，主要包括车辆的传动系统、转向系统、制动系统等控制器。
在创建车辆控制模型时，需要根据车辆实际情况进行设置，并对控制器进行参数的设置和调试，以确保仿真的准确性和真实性。
车辆环境模型车辆环境模型主要包括驾驶员、道路、天气等因素。
在建立车辆环境模型时，需要考虑到这些因素的影响，并在模拟仿真中进行相应的设置，以确保仿真的准确性和真实性。
轨道交通列车运行动力学建模与仿真分析
轨道交通列车运行动力学建模与仿真分析轨道交通是现代城市中不可或缺的一种交通方式，它具有快速、高效和环保等特点。
为了确保轨道交通的安全和稳定运行，轨道交通列车的运行动力学建模和仿真分析显得至关重要。
本文将探讨轨道交通列车运行动力学建模与仿真分析的方法和应用。
一、轨道交通列车运行动力学建模轨道交通列车运行动力学建模是指根据列车的运行规律和机械特性，建立数学模型来描述列车在运行过程中所受到的各种力和运动状态变化。
常见的列车运行动力学模型包括单物体模型和多体模型。
1. 单物体模型单物体模型假设轨道交通列车为一个整体，通过运动学原理和力学方程来描述列车的运动状态。
该模型适用于研究列车的加速度、速度、位移和运动平稳性等基本动力学特性。
2. 多体模型多体模型考虑列车车体、燃油车或电动机、车轮、轨道等多个物体之间的相互作用。
它通过建立列车系统的运动方程，包括车体的平动方程和转动方程，来揭示列车系统的运行机理和特性。
多体模型能够更精确地描述列车的运行过程，适用于研究列车的动力学响应、悬挂系统的特性和车辆稳定性等问题。
二、轨道交通列车运行动力学仿真分析轨道交通列车运行动力学仿真分析是指利用计算机软件模拟列车的运行过程，通过运行结果的模拟和分析，评估列车的运行性能和安全性。
1. 建立仿真模型首先，根据实际列车的参数和运行规律，建立列车的数学模型。
这一步可以采用前述的单物体模型或多体模型，也可以根据实际需求进行模型的适当简化。
2. 数据采集和验证在进行仿真分析之前，需要收集实际运行数据，以验证所建立的模型的准确性。
这些数据可以包括列车的加速度、速度、位移以及与之相关的温度、摩擦等指标。
3. 进行仿真运行根据实际运行情况和仿真模型，输入相应的控制指令和参数，进行仿真运行。
运行过程中，可以观察列车的运动状态变化和各种力的作用情况。
4. 仿真结果分析通过仿真结果的分析，可以评估列车的运行性能和稳定性，并确定是否需要进行相应的优化调整。
基于Window的重载列车纵向动力学可视化仿真系统
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具 有 良好 的 可 靠 性 和 实用 性 ， 已在 工 程 中得 到 了很 好 的 应 用 。
脱 钩 、 轨 等 一 系 列 危 及 行 车 安 全 的 问 题 ［］ 由于 线 路 试 验 脱 Ｉ。 － ３ 费 用 高 、 期 长 、 织 难 ， 难 得 到 长 大 重 载 列 车 的运 行 性 能 周 组 很 以 及 各 种 工 况 下 的 列 车 纵 向动 力 学 特 性 ［１ 因此 ， 文 以重 ４。 － ７ 本 载 列 车 为 研 究 对 象 ，借 助 于 计 算 机 仿 真技 术 和 数 值 计 算 技 术 ，
组 、 车 制 动 控 制 信 号 、 门车 位 置 等 因素 密 切 相 关 。 目前 机 关 到
学分 析 中， 发 了 具有 模 拟 驾 驶 功 能 的 空 气 制 动 与 纵 向动 力 学 开 联 合 仿 真 系 统 。 仿真 系统 实 现 了对 列 车 驾 驶模 拟和 纵 向动 力 该 学特 性 的分 析 。 为 重载 列 车 动 态 性 能 分 析 与 评 估 、 车钩 参 数 优
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高速铁路车辆动力学建模与仿真研究
高速铁路车辆动力学建模与仿真研究高速铁路是以高速列车为载体，采用特定的轨道和运行管理系统，以实现高速、高效、安全、舒适的地面交通方式。
在高速铁路系统中，车辆动力学是一个重要的研究领域，它涉及了列车行驶的力学特性、车辆稳定性、运动控制以及牵引力等关键问题。
本文将针对高速铁路车辆动力学建模与仿真进行深入研究，并提出相应的解决方法。
1. 高速铁路车辆动力学建模高速铁路车辆动力学建模是描述列车运动和受力情况的数学模型。
准确的动力学模型可以帮助我们理解列车在不同工况下的行为，进而优化列车设计和运行控制策略。
首先，需要考虑列车的运动学特性，包括位置、速度和加速度等。
运动学方程可以通过较为简单的数学公式来表示。
其次，需要考虑列车受到的力和力矩。
这些力包括牵引力、阻力、轮轨力以及风阻等。
通过合理建立力平衡方程，可以计算出列车受力情况。
此外，还需要考虑车辆的质量、惯性矩和转动惯量等参数。
这些参数可以通过实际测量或理论计算来获得。
最后，需要考虑列车运动控制系统的影响。
例如，牵引系统的设计和特性会直接影响牵引力的大小和分配。
采用先进的控制算法可以更好地实现列车的稳定和高效运行。
综上所述，高速铁路车辆动力学建模是一个复杂而综合的过程，需要考虑多个因素的综合影响。
合理的动力学模型可以为高速铁路的设计、运营和安全提供参考和支持。
2. 高速铁路车辆动力学仿真高速铁路车辆动力学仿真是利用计算机模拟列车的运动和受力情况。
通过仿真可以更加直观地理解列车的行为，并进行模型验证和优化。
首先，需要选择合适的仿真工具。
目前市场上有许多商业仿真软件可以实现高速铁路车辆动力学仿真，例如ADAMS、SIMPACK等。
这些软件具有良好的模块化设计和计算性能，可以满足不同仿真需求。
其次，需要准备仿真模型。
仿真模型包括列车的几何形状、运动学特性以及受力和控制系统等方面的信息。
这些信息可以通过实际测量、工程图纸和理论计算等方法获取。
然后，需要进行仿真参数设置。
重载搬运机器人的动力学仿真及控制系统设计
重载搬运机器人的动力学仿真及控制系统设计摘要：重载搬运机器人具有节省生产成本、高质量、稳定性和高生产率的优点，在实际工业生产中扮演着越来越重要的角色。
控制系统的重载搬运机器人具有非线、时变、耦合性的动力学特性。
由于不确定性，在重载工况下机械臂关节连续工作会引起过大能量耗散、性能损失或故障等问题。
因此，重载搬运控制研究和设计系统尤为重要。
根据仿真分析动力学，运动关节重载搬运机器人的动力学稳定特性，耗能程度低，PTP模式下的运动控制可以按预定路径完成，最后构建了控制系统仿真平台和控制系统模型。
关键词:重载搬运机器人；动态性能；能量耗散引言工业生产中对材料搬运和零件转移等生产链信息的需求越来越大，加快了工业机器人的发展。
自动化机器的开发和智能生产系统的建立为机器人进入车间创造了条件，并越来越多地取代劳动力的紧张关系，以减轻用工难压力。
其应用于制造业，具有一定的要求和优势，可将传统的大规模生产转变为精细或定制的生产流程。
工业机器人在提高工业生产效率、产品质量和生产信息方面发挥着重要作用，也利用其独特优势开辟了新的工业生产路线，并在各行业得到应用。
1慨况许多国际和国内专家现在都在尝试使用ADAMS虚拟模型，进行设计动力学仿真和控制重载搬运机器人控制系统的动力学仿真，并对典型工况下机器人的工作力进行了仿真；对主要组件的最大扭力规律进行了仔细的分析。
选择驱动电机功率参数验证，不考虑机器人系统运动关节的能耗。
对五自由度重载机器人进行了研究，说明控制系统的结构、硬件和软件，该系统通过计算和比较确定机器臂的设计，以满足减速要求；本文针对ABB制造的重型搬运机器人IＲB460。
根据其结构特征，使用SolidWorks软件创建了重型机械臂的三维模型。
如果只考虑三个自由度，即旋转轴、大臂，则可以简化机器人重载搬运系统模型到空间中三关节机械模型；拉格朗日方程的一个动态模型。
以点对点运动模式(PTP)为例，采用机器人逆运动学和五次多项式插值算法，建立了多关节机器人的空间规划，开发了一个仿真实验室平台进行控制，即机器人控制系统模型。
基于多图层结构仿真绘图工具的研究与实现
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摘 要：为实现 重载列车 仿真 系统 多类型 参数的对 比分析 ，提 出多图层 结构的重 载列车动 力学仿真 系
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高速列车车辆动力学建模与仿真分析
高速列车车辆动力学建模与仿真分析第一章：引言随着科技的不断发展，高速列车已成为现代交通运输的重要组成部分。
为了确保高速列车的稳定性和安全性，在设计和运营过程中，车辆动力学建模与仿真分析变得至关重要。
本文将详细探讨高速列车车辆动力学建模与仿真分析的方法和技术。
第二章：高速列车车辆动力学基础在开始进行车辆动力学建模和仿真分析之前，我们首先需要了解高速列车的一些基础原理。
包括列车的结构、车辆和轨道之间的相互作用、列车运行过程中的力学问题等。
通过深入研究这些基础知识，我们可以确保车辆动力学建模与仿真分析的准确性和可靠性。
第三章：高速列车车辆动力学建模方法车辆动力学建模是指将现实中的车辆和运行环境转化为数学模型的过程。
它是进行仿真分析的基础。
本章将介绍一些常用的车辆动力学建模方法，包括多体动力学方法、有限元方法和多体柔性耦合方法。
通过选择合适的建模方法，我们可以更加精确地描述高速列车的动力学行为。
第四章：高速列车车辆动力学仿真分析技术在完成车辆动力学建模之后，我们需要进行仿真分析来评估高速列车的性能。
本章将介绍一些常用的车辆动力学仿真分析技术，包括动力学仿真软件的选择、仿真模型参数的确定、仿真过程中的数据处理等。
通过合理应用这些技术，我们可以更好地理解高速列车的行为特性。
第五章：高速列车车辆动力学仿真分析案例研究为了验证车辆动力学建模与仿真分析的有效性，本章将通过案例研究的方式，展示一些典型的高速列车车辆动力学仿真分析结果。
包括高速列车在不同运行工况下的运动响应、车辆与轨道之间的力学特性、车体和车轮的应力分布等。
通过分析这些实际案例，可以更加全面地了解高速列车的运行特性。
第六章：结论与展望本章将对已达到的研究结果进行总结，并对未来的发展方向进行展望。
通过对高速列车车辆动力学建模与仿真分析的研究，我们可以更好地了解高速列车的运行特性，提高其安全性和运行效率。
同时，对相关技术的不断研究与发展，也将为高速列车的未来发展带来更多的机遇与挑战。
重载列车纵向动力学仿真模型的有效性分析
112大连交通大学学报第40卷接影响着钢弹簧接触线长度，为使钢弹簧过渡区有良好的受力状态，支撑圈数不宜过少；但过多的支撑圈导致端部刚度降低，较大横向位移载荷作用下易产生横向失稳；（2）对机车车辆转向架轴箱钢弹簧进行校核分析时，应考虑其端部工作状态，确认是否存在失稳现象，必要时可通过软件仿真分析或试验台验证；（3）对于机车车辆转向架轴箱钢弹簧疲劳试验，建议同时考虑轴向及横向载荷，尽可能按照实际工况进行试验，尤其横向位移载荷较大的结构中，更应考虑横向载荷的影响；（4）机车车辆转向架轴箱钢弹簧组成结构设计尤为重要，合理的结构不但能够实现其基本功能，还能够改善钢弹簧受力状态，提高钢弹簧可靠性．参考文献：［1］严隽耄．车辆工程［M ］．北京：中国铁道出版社，1999．［2］张英会．弹簧手册［M ］．北京：机械工业出版社，2008．［3］肖绯雄，樊光建．机车车辆中螺旋弹簧刚度计算［J ］．内燃机车，2006（4）：10-11，14．［4］BSI．EN 13906-1：2002Cylindrical helical springs madefrom round wire and bar-Calculation and design －Part 1：Compression springs ［S ］．British ：BSI Standards Limited ，2002．［5］BS EN 13298：2003Ｒailway applications-Suspensioncomponents-Helical suspension springs ，steel ［S ］．British ：BSI Standards Limited ，2003．［6］中华人民共和国铁道部．TB /T 2211-2010机车车辆悬挂装置钢制螺旋弹簧［S ］．北京：中国铁道出版社，2010．Influence of Steel Spring End Structure on Performance of Bogie AxleboxWANG Anguo 1，CHEN Weijing 1，ZHANG Yingchun 1，TIAN Jingang 2（1．CＲＲC Changchun Ｒailway Vehicles Co．，Ltd ，Changchun 130062，China ；2．China Ｒailway Harbin Bureau Group Co．，Ltd ，Harbin 150006，China ）Abstract ：Steel spring end structure used in bogie axlebox affects the length of contact line and the structure of the transition area of the spring ，which directly affects the spring work status．In this paper ，the investigation and treatment of the axlebox spring crack on an EMU bogie is taken as an example ，simulation and bench test show that under the same load condition ，adopting the rolling tip manufacturing process ，decreasing the num-ber of supporting rings and optimizing the stiffness of the nether insulated pad of the steel spring group can im-prove the stress state of the steel spring greatly and reduce the stress level of the steel spring effectively．The article also gives the proposal in design and fatigue test phase of the axlebox spring．Keywords ：axlebox steel spring ；end structure ；performance檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏殏殏殏下期待发表文章摘要预报重载列车纵向动力学仿真模型的有效性分析宋健，魏伟（大连交通大学机车车辆工程学院，辽宁大连116028）摘要：针对重载列车纵向冲动问题，根据气体流动理论和机车动力制动特性，开发并完善了重载列车空气制动系统与纵向动力学联合同步仿真系统．对制动系统传动效率与机车电制动系统模型进行修正，细化了模型，提高了仿真系统精度．根据神华线路机车操纵控制指令，仿真机车编组为2+1时的停车与运行制动工况，将仿真结果与神华线路运行试验结果对比．计算结果表明：在空气制动停车与运行工况时，各车位列车管和制动缸压强曲线试验与仿真结果基本一致；在停车与运行制动工况且施加机车制动电流的情况下，车钩力变化试验与仿真结果基本一致，最大车钩力试验与仿真误差在0．7% 14．2%之间，吻合程度较高．。
高速铁路列车的动力学建模与仿真
高速铁路列车的动力学建模与仿真近年来，随着高速铁路建设的不断推进，高速列车的安全性和运行效率成为了重要的研究方向。
而动力学建模与仿真是研究高速铁路列车行驶过程中动力学特性的关键方法之一。
本文将就高速铁路列车动力学建模与仿真方法进行探讨。
一、引言高速铁路列车是指设计运行速度较快的铁路列车，其安全性和运行效率对于现代交通系统的发展至关重要。
而动力学建模与仿真是研究高速铁路列车运行特性的重要手段，通过数学模型和仿真软件来模拟列车在运行过程中的动力学行为，实现对列车性能和运行特性的研究与评估。
二、动力学建模方法1. 基于牛顿力学的模型基于牛顿力学的动力学建模方法是最常用的一种方法。
它通过分析列车在道路上受到的各种力的作用，建立力与加速度之间的关系，从而得到列车的运动方程。
这种方法简洁明了，适用于高速铁路列车的动力学分析。
2. 车辆-轨道-地基模型车辆-轨道-地基模型是一种综合考虑列车、轨道和地基相互作用的动力学模型。
该模型通过考虑列车与轨道之间的相互作用力，以及轨道与地基之间的相互作用力，全面评估列车在高速行驶过程中的动力学性能。
三、动力学仿真方法1. 使用计算机软件进行仿真目前，各类专业的仿真软件被广泛应用于高速铁路列车的动力学仿真研究。
例如，MATLAB/Simulink、ANSYS、ADAMS等专业仿真软件能够提供丰富的功能和工具，实现对列车动力学行为的仿真模拟。
2. 基于离散事件的仿真离散事件仿真是一种基于事件驱动的仿真方法，将系统的运行过程划分为一系列离散事件，并根据事件之间的关系模拟系统的运行情况。
这种仿真方法在高速铁路列车的动力学研究中得到了广泛的应用，能够准确模拟列车在运行过程中的各种事件和相应的动力学响应。
四、动力学建模与仿真应用高速铁路列车的动力学建模与仿真方法在以下几个方面得到了广泛应用：1. 列车运行性能评估通过建立列车的动力学模型，并进行仿真计算，可以对列车的运行性能进行评估。
高速火车轮对动力学模型与仿真分析
高速火车轮对动力学模型与仿真分析高速火车的轮对动力学是一个重要的研究领域，它对于保障高速铁路的安全、稳定和舒适性具有重要意义。
本文将介绍高速火车轮对的动力学模型以及相应的仿真分析方法。
1. 引言高速铁路的发展为人们的出行带来了极大的方便，然而在高速运行过程中，火车的轮对受到各种力的作用，包括垂向力、侧向力和纵向力等。
这些力的作用对轮对的动力学性能会产生重要的影响，因此建立准确的动力学模型并进行仿真分析至关重要。
2. 轮对的动力学模型火车轮对的动力学模型通常采用多体系统动力学方法来描述。
该方法基于牛顿力学原理，通过建立各个部件（包括轮对、轴承、轴颈等）之间的动力学方程，并考虑各种外部力的作用，来研究轮对的运动和力学特性。
常用的动力学模型包括二维模型和三维模型。
2.1 二维模型二维模型是最简单的一种轮对动力学模型，它假设轮对沿一根固定轴线做直线运动，不考虑轮对的回转运动。
该模型适用于轮对速度较低的情况，例如低速列车。
二维模型的主要特点是简单、易于建立，但忽略了一些重要的动力学特性。
2.2 三维模型三维模型考虑了轮对的回转运动，能够更准确地描述高速火车的动力学特性。
在该模型中，需要考虑轮对的几何结构、轮对的回转运动以及轮与轨间的接触力等因素。
三维模型通常可以通过使用多体系统动力学软件进行建模和仿真分析。
3. 仿真分析方法为了研究火车轮对的动力学特性，需要进行相应的仿真分析。
常用的仿真分析方法包括有限元法、多体系统动力学法和试验等。
3.1 有限元法有限元法是一种广泛应用于工程问题的数值计算方法，可以用来求解轮对的动力学方程。
该方法通过将轮对划分为多个小单元，建立相应的有限元模型，并利用数值计算方法求解该模型的动力学方程。
有限元法能够考虑到轮对的几何结构、材料性质以及各种外部力的作用，是一种较为准确的分析方法。
3.2 多体系统动力学法多体系统动力学法是一种常用于研究轮对动力学的方法，它基于牛顿力学原理，利用轮对各个部件之间的相互作用关系，建立各个部件的动力学方程，并通过数值计算方法求解该方程。
基于北斗的重载铁路列控系统仿真测试系统研究
DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2024.02.011基于北斗的重载铁路列控系统仿真测试系统研究韩兴邦1，2（1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070）摘要：针对基于北斗的重载铁路列控系统的系统构成，将系统关键设备作为被测设备，设计半实物仿真测试系统架构，并分析北斗卫星导航系统仿真、闭塞系统仿真模拟以及重载列车仿真模拟等关键技术及方案。
通过系统实现，验证本仿真测试系统设计方案可行，能够执行基于北斗的重载铁路列控系统的典型运行场景，支撑系统技术方案可行性验证，支撑装备调试及测试，为装备研发及工程实施提供环境保障，并为实验室系统集成测试提供有力的技术保障。
关键词：列控系统；仿真测试；重载铁路；北斗导航系统中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2024)02-0060-07Research on Simulation Testing System for Heavy Haul RailwayTrain Control System Based on BeidouHan Xingbang1, 2(1. CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 100070, China)(2. Beijing Engineering Technology Research Center of Operation Control Systems for High Speed Railways, Beijing 100070, China)Abstract: Regarding the system composition of the heavy haul railway train control system based on Beidou , the key equipment of the system is taken as the tested equipment. A semi-physical simulation testing system architecture is designed, and key technologies and solutions such as the simulation of the Beidou Navigation Satellite System, block system simulation, and heavy haul train simulation are analyzed. Through system implementation, it has been verifi ed that the design scheme of this simulation testing system is feasible, capable of executing typical operating scenarios of the heavy haul railway train control system based on Beidou, supporting feasibility verifi cation of system technical solutions, facilitating equipment debugging and testing, providing environmental support for equipment research & development and engineering implementation, and off ering strong technical 收稿日期：2023-12-05；修回日期：2024-02-03作者简介：韩兴邦（1989—），男，工程师，硕士，主要研究方向：列控系统仿真测试技术与方法，邮箱：hanxingbang@ 。
重载货车系统动力学建模设计
重载货车系统动力学建模设计摘要：随着我国对货物运输需求的增大，未来开行３０ｔ和４０ｔ轴重重载线路已成为必然趋势，然而大量不利因素制约着货物运输的发展，包括山区小半径曲线、磨耗轮与轨廓形、货物偏载和轨道结构破坏失效等，本文研究目的是利用建立的重载列车－轨道親合动力学模型，仿真分析平纵断面曲线、轮轨磨耗及牵引制动工况下列车的动态行为、轮轨接触几何、轮轨作用力及纵向冲动机理，为重载线路几何参数设计、轮轨磨耗控制及列车牵引制动提供理论指导和建议。
关键词：重载货车；建模；运输上世纪９０年代曾发生多起列车直线段脱轨，以及货物装载不合理而造成的铁路脱轨事故若货物存在偏载，将会加剧轮轨相互作用，造成车辆轨道部件失效或破坏，加速轮轨磨耗，反过来更不利于车辆的安全运行，严重情况下，甚至可能会导致车辆脱轨或倾覆。
鉴于重载铁路发展中所面临的困境，需要针对现有问题进行全面的理论和试验研究。
一．货车车辆动力学模型设计铁路货物运输中为适应运量大、检修方便和运输安全的需求，货车采用绍合金车体以减轻自重，可提高车辆最大载重，同时釆用三大件式转向架，结构简弟，容易拆装，维修方便快捷。
重载货车车辆动力学模型中将车辆视为多刚体系统，并将悬挂系统等效简化，其特性用数学模型来描述，货车车辆－轨道稱合动力学模型未能考虑车辆各子结构的柔性变形，通常将其简化为具有纵向、横移、沉浮、侧滚、点头及摇头六个自由度的多刚体，其中不考虑侧架侧滚运动和摇枕的除摇头以外的运动。
1.轴箱悬挂设计不同于传统摩擦导框式转向架定位方式，转Ｋ６在轴箱与侧架间加装弹性橡胶热，消除了轴箱间隙，实现轮对的弹性定位，将导框式定位转向架中侧架及拉杆等簧下质量变为簧上质量，减小轮对间动态作用力及降低磨耗，有效地改善车辆动力学性能。
橡胶塾的弹性作用，采用非线性弹簧阻尼单元来描述，并选用适当的三向刚度值，导框式定位转向架中轮对与轴箱横向和纵向存在一定间隙，间隙范围内一系作用力均为摩擦力，鉴于理想干摩擦模型简明易懂，在工程应用中得到广泛采用。
重载列车动力学数值模拟
重载列车动力学数值模拟孙树磊;李芾;黄运华;丁军君【摘要】为研究列车纵向冲击对车辆运行安全性的影响,首先对缓冲器动力学模型进行了修正,并利用单自由度车辆冲击对缓冲器特性予以验证；然后采用联合模型法和混合模型法,计算了车辆通过曲线时紧急制动工况下车辆的轮轨横向力和脱轨系数,并与独立模型进行对比.计算结果表明:修正后的缓冲器动力学模型能较好地模拟缓冲器的特性曲线；车辆通过曲线时制动力产生的纵向冲动,导致车辆的曲线通过性能和列车运行安全性降低,在车辆系统动力学分析中应考虑车钩力的影响；联合模型中由于车钩采取固定偏转角,导致其计算结果偏小；混合模型中的车钩偏转角随列车运行是动态变化的,因此混合模型更接近实际运行工况.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2013(032)010【总页数】6页(P69-73,79)【关键词】列车动力学;缓冲器特性;车钩力;轮轨横向力;脱轨系数【作者】孙树磊;李芾;黄运华;丁军君【作者单位】西南交通大学机械工程学院,成都610031;西南交通大学机械工程学院,成都610031;西南交通大学机械工程学院,成都610031;西南交通大学机械工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U270.1重载列车的开行有效的缓解了铁路运量和运能这一突出矛盾，促进了国民经济的发展。
随着列车编组的增多和牵引吨位的增加，车辆间的纵向冲动显著增大，这直接影响了车辆运行的安全性，增加了列车脱轨的可能性。
因此对重载列车动力学进行研究有着重要的意义。
Pugi等［1］通过一维列车纵向动力学模型研究了制动布置方式对车钩力分布的影响，利用三维列车动力学模型研究了最大压钩力与脱轨之间的关系，并在试验中得到验证;Durali等［2］建立了5辆全自由度列车动力学模型，研究了车辆在紧急制动下的脱轨系数，但需花费较高的计算时间成本;Durali等［3］同时还研究了一辆全自由度车辆与四辆三自由度车辆编组的列车模型，并与三维列车模型进行了对比;Zhang等［4］采用循环变量法研究了列车动力学，降低了模型的计算成本;Schupp等［5］利用Simpack软件建立了三辆编组列车动力学模型，分析了列车通过S曲线时的性能;Cole等［6］采用了简化的推杆-斜楔-弹簧的模型，对货车缓冲器进行了数学分析，并研究了不同输入频率下的纵向动力学响应;Nasr等［7］利用简化摩擦模型，对制动延时下的列车动力学进行了分析;Orlova［8］通过具有逻辑开关特性的干摩擦单元，实现缓冲器的数值模拟，并将其应用于列车冲击计算中;Qi等［9］研究了摩擦缓冲器的阻抗特性，对缓冲器间断点处理方法和弹性接触模型进行了分析;常崇义等［10］通过描述车辆悬挂系统悬挂力的数学方程，利用控制参数来控制缓冲器特性曲线中上下边界力连线的变化率;魏伟等［11］摒弃了传统的摩擦式缓冲器的模型，引进了位移和速度项描述缓冲器特性，通过大量的实验进行拟合求出刚度和阻尼的函数，并结合列车制动特性，预测两万吨列车纵向动力学性能。
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计 算 机 工程 与设 计 Ｃ ｍ ｕ ｒ ｎ ｉ ｅｎ ｄ ｅ ｇ ｏ ｐｔ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｎ Ｄ ｓ ｎ ｅ ｎ ｉ ａ ｉ
・开 发 与 应 用 ・
重载列车动力学仿真绘图工具的设计与实现
赵 旭 宝 ， 魏
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（．大连 交通 大 学 软件 学 院 ，辽 宁 大连 ｌ６ ２ ；２ 大连 交通 大学 交通运 输 工程 学 院 ，辽 宁 大连 １６ ２ ） １ １０ １ ． １０ １
摘 要 ：为 了直观地 研 究重载 列车动力 学参数性 能 ，克服 直接对数 值数据 进行对 比分析 效率低 的缺 点 ，提 出了以 多图层 图
形化 的方法显 示动力 学参数 变化 规律 ，实现 了多车辆 、多类型动 力学参数 的对 比分析 ，并利 用该方 法采用 面向对 象编程语 言开发 了仿 真绘 图工具软 件 。该软件 具有 图形 曲线的绘制 、 图形 坐标轴移 动 、 曲线的放 大和缩 小 、 曲线 线型和颜 色控 制等功 能 ，且 已经嵌 入到重 载列车 动力 学仿 真 系统 中，工程 实 际应 用表 明 了该方 法的有 效性 ，并 为ｘ 程 项 目中实验数 据的 分析 提 －
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｏｉ ｔ ｔ ｅｙｓ ｄ ｅｄ ｎ ｍｉ ａ ａ ｔ ｒ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｏ ｄ ｄｔ ｉ ｎ ｖ ｒ ｏ ｅｉ ｅ ｃ ｅ ｔ ａ ｙｄ ｒ ｃｌ ｎ ｌ ｚ ｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｕｉ ｖ ｌ ｎ ｉ ｕ ｔ ｙｔ ｙ ａ ｃ ｒｍｅ ｅ ｒｏ ｍａ ｃ ｌ ａ ｅ ａｎ ａ ｄ ｏ ｅ ｃ ｍｅ ｈ ｆ ｉ ｎ ｗｓ ｉ ｔ ａ ａｙ ｉ ｇ ｈ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｎｉ ｌ ｆ ｂ ｅ ｙ ａ ｄｃ ｎ ｒ ｓｉｇ ｏ ｎ ｍｅ ｉ ａ ａｕ ａ ａ ａｇ ａ ｈ ｃ ｌ ｅｈ ｄｂ ｓ ｄｏ ｌ — ｙ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｕ ｒ ｒ ． Ｉ ｉ ｕ ｅ ｈ ｗ ｅｃ ａ ｇ ｎ ｏ ｔａ ｔ ｆ ｕ ｒｃ ｌ ｌ ｅｄ ｔ ， ｒ ｐ ｉａ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｍｕ ｔ ｌ ｅ ｒ ｃｕ ｅｉ ｐ ｔ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｓ ｓ ｄｔ ｓ ｏ ｔ ｈ ｎ ｅ ｎ ｖ ｍ ｉａ ｓ ｓ ｆ ｏ ｈ
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供 了可 视 化 的 工 具 。
关键 词 ：动 力 学仿 真 系统 ； 绘 制 Ｘ 具 ； 面 向对 象编 程 ； 重 载 列 车 ； 可 视 化 工 具 －
中图法分类号 ： Ｐ ９ Ｔ３１
பைடு நூலகம்
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ０７２ （０ ０ ２ ．９ ４０ １０ —０ ４ ２ １） ２４ ２．５