[发明专利]一种虚拟轨道列车纵-横向耦合动力学模型的建模方法

权利要求书

1.一种虚拟轨道列车纵-横向耦合动力学模型的建模方法，其特征在于：包括下述步骤：

(a)虚拟轨道列车是将三个车厢连接起来，以列车的第一节车厢为例，建立横向的列车动力学模型，

m₁α_y，1＝F_yf，1+F_yr，1-F_yh，1

第一节列车前后车轴的侧向力表示为：

式中，m₁为第一节列车的质量；F_yf，F_yr分别为每节列车前后轮受到的侧向力；I_z，1为转动惯量；α_f，α_r分别为第一节车厢前后轮的侧偏角；C_αf,1,C_αr,1分别为第一节车厢的前后轮侧偏刚度；ψ₁为第一节列车的横摆角；为第一节列车的横摆角速度；V_x为列车的纵向速度；a_y,1为第一节车厢的横向加速度；I_f，I_r，I_h分别为每节列车前轴到质心的距离、后轴到质心的距离以及铰接点到车轴的距离；其中f代表前，r代表后；

(b)建立虚拟轨道列车纵向动力学模型

其中：F_roll＝mgfcosθ(x)，F_drg＝mgsinθ(x)；

式中，F_T为轮胎纵向力；F_aero,1为列车第一节车厢的空气阻力；F_roll,1,F_roll,2和F_roll,3分别为列车第一、第二和第三节车厢的车轮滚动阻力；F_drg,1F_drg,2F_drg,3分别为列车第一、第二和第三节车厢重力在当前方向上的分力；F_1,2,F_2,3分别为1，2节车厢之间的作用力、2，3节车厢之间的作用力；m₁,m₂和m₃分别为列车第一、第二和第三节车厢的质量；T为第一轴发动机的扭矩；R_tire为车轮的半径；ρ为空气密度；C_d为空气阻力系数；A_F为迎风面积；v_x为车辆纵向车速；g为重力加速度；f为轮胎与地面的摩擦系数；θ(x)为每节列车车厢在当前位置的行驶坡度；

(c)将横向动力学模型与纵向动力学模型结合起来，得状态空间方程形式的虚拟轨道列车线性系统：

其中：

u＝[δ_wf，1，δ_wr，1，δ_wf，2，δ_wr，2，δ_wf，3，T，F_1，2，F_2，3]^T。