01
课题名称：基于主动差速器的独立轮对导向技术研究
1、选题意义和背景。
随着现代科学技术的发展，科技创新与科技研究的高速化普及，人们对交通生活的快捷性和高效性提出更高的要求。然而随着我国城镇化比例的大幅增加，交通拥堵性愈加严重，人们在交通出行方面花费的时间也不断增加，作为轨道交通新生力量的低地板面轻轨车辆，具有广阔的研究与应用前景，轻轨车不仅投资少、见效快而且对环境危害小，与此同时其对刚性轮对具有的不平稳震动及噪声等缺点均具有很好的控制作用口。独立轮对特有的结构形式使得其成为轻轨车实现小半径曲线通过W及低地板的主要解决途径，即左右车轮及其短轴都能够绕自身中也轴线独立的转动，取代通常的转动贯通的车轴，此时可tiA将独立轮对轻轨车辆的地板面高度降低到左右轮对的旋转车轴以下，即小于车轮半径。刚性轮对与独立轮对因其在结构上的不同，在运动机理上有很大的区别。刚性轮对的左右两车轮固接在一根车轴之上，具有相同的转矩及旋转角速度，对于这种结构形式，为保证列车能够顺利通过曲线轨道，轮对的踏面结构均设计为由内向外逐渐递减的锥形踏面，这一结构的设计方式加之轨道线路不平顺、轮轨在加工过程中出现的不可避免的安装误差等一系列的外界干扰因素，这些因素是引起轮对蛇行运动的主要原因。列车在直线轨道上运行时所具备的自动对中复位功能就是由于存在蛇行运动而实现的；同时，在曲线轨道上，刚性轮对主要依靠车轮踏面锥度产生的重力复原力和轮轨妇滑力来实现曲线的导向功能，即便如此，车辆在通过小半径曲线时，单纯的踏面锥度是不足补偿左右车轮所需要的运行距离差的，还会大幅度增加车轮与钢轨间的滑动作用力，导致了运动过程中会产生较大的轮轨磨耗及噪声。因为轨道车辆没有像汽车、飞机及轮船等现代载运工具那样，设置专口的可人为操作的转向系统，地板轻轨车完全依靠轮轨系统引导，与刚性轮对不同的是；独立轮对的左右两车轮均可W自由旋转，不受同步限制，所W不存在级向蠕滑力的作用，导致了其运行过程中，在直线运行不易对中，容易贴靠钢轨；在曲线上运行的冲角较大，容易发生轮缘贴靠。这样，独立轮对不仅轮缘磨耗大，其脱轨隐患也大。针对于独立轮对的主动导向功能的研究热点，重点 2、论文综述/研究基础。
20世纪70年代到80年代，欧洲经过战后的经济在逐渐步入正轨的过程中，使高速列车及城轨交通飞速发展，独立轮对运行的稳定性再次引起了研究者们的热切 3、参考文献。
[1]赵波平，孔令瓶城市交通一中国面临的挑战机。城市规划，,23（3）：46-49
[2]李蒂，张丽平，黄运华。城市轻轨车辆发展及其应用前景[J].西南交通大学学报，：-
[3]李帝等。车轮称合方式发展及其导向机理的。机车电传动，,（3）：1-3
[4]任毅，李帝，黄运华。独立旋转车轮导向机理研究[J].机车电传动（1）：25-28
[5]陈宁。欧洲轻轨车研究化国外铁道车辆，,37（2）：6-14
[6]李明。城市轻轨车辆选型及动力学性能研究[D].西南交通大学硕±论文，
[7]鲍维千独立车轮在低地板轻轨车辆上的应用町铁道车辆，,（38）：]15-
[8]陈泽深独立车轮转向架的导向原理（1）。铁道机车车辆,（4）：1-11
[9]陈泽深独立车轮转向架的导向原理（2）町铁道机车车辆,（1）：16-22
[10]王德胜，杨建华。坦克行驶原理[M],北京，装甲兵工程学院，
[11]赵云生。低地板转向架分析[J].城市轻轨车辆，,12:1-3
[12]王欢，田合强，戴焕云。独立车轮动力转向架纵向称合蠕滑导向机理阴。中国铁道科学，,31（4）：63-66
[13]黄运华，李蒂，张丽平。独立轮对在捏轨车辆上的应用[J].交通运输工程学报，,1（2）：21-23
[14]TANIFUJIK-KOBAYASHIH.Astudyoneffectsofaxlemisalignmentofavehiclewithindependentlyrotatingwheels。JournalofMechanicalSystemsforTransportationandLogistics,3（2）：-
[15]DukkipatiR.V.Independentlyrotatingwheelsystemforrailwayvehicle--Astateofartreview。VehiclesSystemDynamics,21:-
[16]ElkinJ.A.Theperformanceofthree-piecetrucksequippedwithindependentlyrotatingwheels[C].ProceedingsofI1`“IVASDSymposium,Kingston,ON,Aug.:21-25
[17]ZaazaaK.E,WhittenB.,Effectofindependentlyrotatingwheelsonthedynamicperformanceofrailroadvehicles[C].ProceedingsoftheASMEInternationalMechanicalEngineeringCongressandExposition,Seattle,WA.
[18]SudaY.Improvementofhighspeedstabilityandcurvingperformancebyparametercontroloftrucksforrailvehiclesconsideringindependentlyrotatingwheelsetsandunsymmetricstructure[J].JSMEInt.J,Ser.III,,33:-
[19]黄运华，傅茂海，继玲，李帝。独立轮对发展及其应用前景机。电力机车与城轨车辆，,26（4）：8-9
[20J佐藤荣作（日）。独立车轮用踏面形状的研制[J].国外铁道车辆，,39（2）
[21]SHEVTSOVIYMARKINEV.LESVELDC.Optimaldesignofprofileforrailwayvehicles[J].Wear,,（7-8）：-
4、论文提纲。
第一章绪论
1.1论文选题背景及意义
1.2独立轮对及其导向问题的研究
1.2.1改变独立轮对踏面形状
1.2.2改变独立轮对转向架结构
1.2.3采用祸合轮对形式
1.2.4采用独立轮对主动控制
1.3本文主要研究内容
第二章刚性轮对与独立轮对导向原理及技术研究。
2.1刚性轮对导向原理
2.1.1重力复原力与轮轨蠕滑力
2.1.2刚性轮对导向基本原理
2.2独立轮对导向原理
2.2.1基本导向原理分析
2.2.2独立轮对运动状态分析
2.3导向性对比分析
2.4本章小结
第三章独立轮对导向控制原理及结构设计
3.1转速导向理论分析
3.2独立轮对导向结构设计
3.2.1导向结构理论研究
3.2.2导向结构模型建立
3.3主动导向控制系统原理
3.4本章小结
第四章独立轮对主动导向控制过程与策略研究
4.1软件功
4.1.1SIMPACK功能分析
4.1.2S工MULINK功能分析
4.2联合仿真模型建立及参数设置
4.2.1独立轮对模型
4.2.2差速装置模型
4.2.3差速独立轮对转向架S工MPACK模型
4.3独立轮对导向控制策略
4.3.1控制原理分析
4.3.2控制过程分析
4.4本章小结
第五章基于SIMAT联合仿真的主动导向分析
5.1差速独立轮对模型直线运动
5.1.1运动原理分析
5.1.2直线仿真结果
5.1.3对比分析
5.2差速独立轮对模型曲线运动
5.2.1曲线仿真结果
5.2.2对比分析
5.3本章小结
第六章差速独立轮对实物模型导向分析及实验验证
6.1差速独立轮对模型导向控制过程分析
6.1.1过程分析
6.1.2误差产生原因分析
6.2实物模型设计
6.2.1模型外形设计
6.2.2模型参数设计
6.3实物模型实验
6.3.1线路实验验证分析
6.3.2运动学实验验证分析
6.4本章小结
5、论文的理论依据、研究方法、研究内容。
本文的具体章节内容安排如下：
第一章陈述选题背景，发展现状，形成研究思路。
第二章以刚性轮对导向机理为基础，对独立轮对导向原理及影响因素进行了较为
详细的分析探讨，仿真分析两种模型的不同的导向性能。
第三章独立轮对主动导向功能的实现方式是基于机械藕合的思想，设计一种差速器装置，在不同的控制条件下，实现理想的差速功能，分别适用于独立轮对在直线及曲线上的运动要求。
第四章设计独立轮对的主动导向控制策略，建立基于主动差速器的独立轮对转向架SIMPACK模型，使其能够在独立轮对运行过程中有效的控制左右车轮转速差，利用SIMPACK及SIMLILINK多体动力学仿真软件进行方案的SIMAT联合仿真控制方式，根据对实现过程的分析，设计合理的控制策略与控制方法。
第五章以基于主动差速器的独立轮对转向架SIMPACK模型为研究基础，结合联合控制仿真的研究思路与方法，根据主动控制的基本思想，进行方案的SIMAT联合仿真分析，得出模型在直线及不同半径曲线轨道上的仿真结果，并与刚性轮对及独立轮对的仿真结果进行对比分析，得出结论。
第六章根据设计的模型进行实物制作、安装及试验运行，分别通过运动学实验及线路实验角度，验证了理论研究及模型设计的可用性，说明差速独立轮对模型能够很好的达到预期的直线轨道及曲线轨道上的主动导向与控制的目的。
6、研究条件和可能存在的问题。
通过对刚性轮对导向原理的分析，可知刚性轮对由于重力复原力与轮轨蠕滑力的综合作用而产生的蛇行运动，对于解决刚性轮对的直线对中复位及曲线导向功能具有重要的作用：而独立轮对因左右车轮解藕，缺少纵向蠕滑力，同时横向蠕滑力也逐渐减小，导致了独立轮对在直线上不能自动对中，在曲线上存在较大冲角与横向力，无法实现自动导向，存在安全隐患，这对独立轮对的推广与应用带来了巨大困难。
7、预期的结果。
通过对转速导向的理论研究与分析，结合独立轮对的导向机理，设计一种基于主动差速器的独立轮对导向结构，并在三维绘图软件SOLIDWORKS中对该结构进行了三维模型的建立，以更加清晰的陈述导向结构；同时对导向结构进行运动学原理分析，最终得出：可根据曲线半径等特定的轮对及线路参数的计算，控制左右车轮达到目标转速差。经过对转速系统的控制原理的分析，得出利用实时反馈的原理可以实现独立轮对列车在直线上自动对中及在曲线上的主动导向功能。结合对独立轮对主动控制系统结构的研究分析，建立SIMAT联合仿真，实现基于主动差速器的独立轮对主动导向功能的控制的研究与分析，且运行安全性更高，达到了研究设计的最终目的。
8、论文写作进度安排。
.05-.06开论文会议
.06-.07确定论文题目
.07-.02提交开题报告初稿
.02-.06提交论文初稿
.07-.08确定论文终稿
.08-.09论文答辩
获取更多信息
