【摘要】：隨著城市的快速發(fā)展,機動車數(shù)量的急劇增加導致城市交通壓力增大,單憑傳統(tǒng)的路面交通模式已經(jīng)不能滿足人們的出行需求,迫使城市的交通系統(tǒng)建設趨向分層化、多樣化的發(fā)展模式。目前,地鐵、輕軌和快速公交成為緩解城市交通壓力的主要工具。地鐵、輕軌系統(tǒng)運能大,但建設、運行和維修費用高,不適用于人口流量低的區(qū)域。快速公交建設總投資小,但其運能較低,不能滿足人流量較高的區(qū)域。因此,現(xiàn)代有軌電車作為介于快速公交和輕軌、地鐵間的中低運量的新型軌道交通車輛,同時其建設總投資較小,更適合在城市中運行。由于鋼輪—鋼軌式電車的輪軌間會產生振動、噪音,給城市居住人群帶來困擾,因此學者們在其基礎上研制出膠輪導軌式電車。與鋼輪—鋼軌式電車相比,膠輪導軌電車具有車輛振動較小,乘坐舒適性高；曲線通過能力強,無需拆建路線周圍的建筑；爬坡能力強等優(yōu)點,受到越來越多城市的青睞。論文首先介紹了城市有軌電車的發(fā)展歷史和應用情況,并對兩種不同模式的現(xiàn)代有軌電車進行對比,特別是車輛轉向架的結構、相鄰車輛間的鉸接方式、動力、非動力導向裝置的導向原理。其次分析橡膠車輪的受力情況,并建立橡膠車輪的徑向振動模型和側向振動模型。建模過程中,考慮了橡膠車輪縱向滑移對輪胎受力情況的影響。根據(jù)鋼輪—鋼軌式車輛動力學分析理論,分析了膠輪導軌電車車輛系統(tǒng)的受力情況,列出相關車輛動力學微分方程,主要針對車輛頭車車體、中間車體和非動力轉向架。利用多體動力學軟件SIMPACK建立膠輪導軌電車的動力學仿真模型,并在建模過程中對次要因素進行了簡化。同時,根據(jù)汽車動力學標準和鋼輪—鋼軌式車輛動力學標準,制定了膠輪導軌電車的相關動力學標準。接下來對膠輪導軌電車動力轉向架中導向裝置結構進行了詳細研究,通過建立導向裝置的數(shù)學模型和動力學仿真模型檢驗導向裝置結構的合理性,使左、右橡膠車輪間的轉角關系滿足Ackerman定理。最后,分析了膠輪導軌電車在正常工況下、冰雪工況下和爆胎工況下車輛的動力學性能。結果表明,正常工況下車輛具有良好的運行平順性和曲線通過性能。冰雪工況時,車輛運行平順性指標與正常工況下相差不大；車輛通過曲線時,不同車體的側傾角度都有明顯增大,但未超過限定值；橡膠車輪的側偏角也明顯增大,甚至超過極限值,出現(xiàn)側滑現(xiàn)象,應適當降低車速行駛。爆胎工況時,車輛以35km/h速度運行時其運行平順性能良好。
[Abstract]:With the rapid development of the city, the rapid increase of the number of motor vehicles leads to the increase of urban traffic pressure, the traditional road traffic mode can no longer meet the travel needs of people, forcing the construction of urban traffic system tend to layer by layer. A diversified development model. At present, subway, light rail and bus rapid transit are the main tools to alleviate the urban traffic pressure. Subway, light rail system capacity is large, but construction, operation and maintenance costs are high, not suitable for low population flow area. The total investment of bus rapid transit construction is small, but its transport capacity is low, and can not satisfy the area with high passenger flow. Therefore, the modern tram, as a new type of rail transit vehicle with low and middle traffic volume between bus rapid transit and light rail, is more suitable for urban operation because of its small total investment in construction. Because there will be vibration and noise between the wheels and rails of the steel wheel-rail tram, which will disturb the people living in the city, the scholars have developed the rubber-wheel guide rail trolley on the basis of it. Compared with the steel wheel-rail tram, the rubber-wheel tram has the advantages of small vibration, high ride comfort, strong curve passing capacity, no need to break down and build the building around the route, strong climbing ability, and so on, which is favored by more and more cities. Firstly, the paper introduces the development history and application of urban tram, and compares two different modes of modern tram, especially the structure of vehicle bogie, the articulated mode and power of adjacent vehicles. The guiding principle of non-power guiding device. Secondly, the stress of rubber wheel is analyzed, and the radial vibration model and lateral vibration model of rubber wheel are established. In the modeling process, the influence of rubber wheel longitudinal slip on tire force is considered. According to the dynamics analysis theory of steel wheel-rail type vehicle, this paper analyzes the force condition of the car system with rubber wheel guideway, and lists the differential equations of vehicle dynamics, mainly aimed at the car body of vehicle headcar, the middle car body and the non-power bogie. The dynamics simulation model of rubber-wheel tram is established by using multi-body dynamics software SIMPACK, and the secondary factors are simplified in the process of modeling. At the same time, according to the automobile dynamics standard and the steel wheel-rail type vehicle dynamics standard, the related dynamics standard of the rubber wheel guideway trolley has been worked out. Next, the structure of the guiding device in the power bogie of the rubber-wheel guideway trolley is studied in detail. By establishing the mathematical model and the dynamic simulation model of the guiding device, the rationality of the structure of the guiding device is checked, so that the left, the left, The angular relationship between right rubber wheels satisfies Ackerman's theorem. Finally, the dynamic performance of rubber-wheel tram under normal operating conditions, ice and snow conditions and tire burst conditions is analyzed. The results show that the vehicle has good running comfort and curve passing performance under normal operating conditions. In ice and snow conditions, the vehicle ride comfort index is not much different from the normal operating condition, and when the vehicle passes through the curve, the roll angle of the different vehicle body increases obviously, but does not exceed the limit value. The sideslip angle of rubber wheel also increases obviously, even exceeds the limit value, the phenomenon of sideslip appears, and the speed should be reduced properly. When the tire explodes, the vehicle runs smoothly at the speed of 35km/h.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U482.1

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本文編號：2455627