基于SIMPACK和Simulink联合仿真的摆式动车组曲线通过性能研究

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1、国内图书分类号：U270.1+1密级：公开国际图书分类号：625.2西南交通大学硕士研究生学位论文基于SIMPACK和Simulink联合仿真的摆式动车组曲线通过性能研究年级二〇一五级姓名胡骁樯申请学位级别硕士专业车辆工程指导老师倪文波教授二〇一八年五月ClassifiedIndex：U270.1+1U.D.C：625.2SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONCURVENEGOTIATIONOFTILTINGEMUBASEDONSIMPACKANDSIMULINKCO-SIMULATIONGrade:2015Candid

2、ate:HuXiaoqiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:VehicleEngineeringSupervisor:Prof.NiWenboMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密，使用本授权

3、书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、根据倾摆作动系统的要求对倾摆作动器进行了方案设计，并基于Simulink平台对倾摆作动器进行了性能分析；2、基于SIMPACK平台建立摆式车辆的动力学模型，基于Simulink平台搭建倾摆作动系统的数学模型，二者共同构成联合仿真平台，并以此分析摆式车辆在不同半径的曲线上的动力学性能；在保证乘坐舒适性的前提下，研究倾摆机构对摆式车辆曲线通过性能的影响；研究倾摆机构的故障工况对摆式车辆曲线通过性能和乘坐舒适性的影响。本人郑重声明：所呈

4、交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要我国铁路发展至今，经历了六次铁路大提速并开行了高速动车组，列车的运行速度已经有显著提高。尽管我国已经建成了2.5万km的高速铁路，但仍然有10.2万km的既有线铁路。特别在我国西部地区，山区铁路的小半径曲线较多，限制了列车运行速度的提高。根据国外的应用经验，摆式列车能显著提高

5、列车的曲线通过速度，而不降低乘坐舒适性。在国外，摆式列车的新技术不断被研发，并应用于新的车型。国内从上世纪90年代开始进行摆式列车的相关研究，种种原因导致其未能在我国得到实际应用，但从未停止对摆式列车的研究。轮轨接触关系具有很强的非线性，轮轨间的受力状态比较复杂。摆式列车以较高速度通过曲线时，因倾摆机构的动作而使车体向曲线内侧倾摆，加剧了轮轨之间的受力情况，可能影响列车的动力学性能和旅客的乘坐舒适性。因此，本文将采用联合仿真的方法仿真研究车体倾摆对摆式车辆曲线通过性能的影响。论文首先介绍了摆式列车的提速原理，根据倾摆机构的结构，利用MATLAB软件编写了描述倾摆机构运动轨迹的程序，从而得到倾

6、摆作动器行程与车体倾摆角之间的近似线性关系；然后根据倾摆机构的性能要求对作动器进行方案设计，采用Simulink研究倾摆作动器的性能，基于SIMPACK建立摆式车辆的动力学模型；最后采用SIMPACK/Simulink联合仿真的方法建立了倾摆机构和车辆动力学耦合的模型，基于此联合仿真模型重点研究了车体倾摆对摆式车辆曲线通过动力学性能和乘坐舒适性的影响，并研究了倾摆机构发生故障对摆式车辆曲线通过动力学性能和乘坐舒适性的影响，为今后的故障检测提供参考。研究结果表明，采用摆式列车可在确保乘坐舒适性的前提下，提高列车的曲线通过速度，且动力学性能满足要求；倾摆角速度对摆式车辆的动力学性能影响较小，仍有

7、较好的乘坐舒适性；倾摆机构发生故障对动力学指标影响较小，但对乘坐舒适性影响较大，发生故障时需及时处理。关键词：摆式列车；倾摆机构；动力学；联合仿真；曲线通过；乘坐舒适性西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractThespeedoftrainshasbeenincreasedbysixtimesandthehigh-speedEMUshavebeencarriedoutsincetherailway