[发明专利]一种基于跨座式单轨列车的黏着控制仿真方法

说明书

本发明公开了一种基于跨座式单轨列车的黏着控制仿真方法，其包括以下步骤：S1、基于SIMPACK平台搭建跨座式单轨列车模型；S2、基于MATLAB平台建立黏着系数估计模型和黏着控制模型；S3、在MATLAB中添加SIMPACK的SIMAT模块；S4、获取实际蠕滑速度和轨面的黏着特性曲线；S5、获取列车的运行状态和参考蠕滑速度；S6、获取牵引电机力矩指令值的补偿值；S7、判断是否继续仿真，若是则将牵引电机力矩指令值的补偿值反馈至跨座式单轨列车模型，并返回步骤S3，否则结束仿真。本发明可以缩短列车制动距离，改善乘车舒适性，能显著地减少机车的空转和滑行，避免轮轨严重擦伤，并延长轮轨的使用寿命。

技术领域

本发明涉及跨座式单轨列车仿真领域，具体涉及一种基于跨座式单轨列车的黏着控制仿真方法。

背景技术

跨坐式单轨作为一种新型的城市轨道交通，在车体结构、转向架结构、驱动模式、以及轮轨接触关系等都与传统地铁和轻轨有着诸多不同。首先其转向架包括走行轮、导向轮、稳定轮三种形式的轮胎。走行轮轮胎承受着车辆的垂向载荷并传递牵引力和制动力给轨道，导向轮轮胎位于转向架的侧面，它引导车辆沿着轨道行驶，稳定轮轮胎则位于转向架的侧面下部，它防止转向架在强风条件等下出现极端的侧滚；其次，由于跨坐式单轨车辆则是通过装有橡胶轮胎的转向架横跨在一条混凝土主轨道梁上运行，橡胶与混凝土的摩擦系数显著高于钢与钢之间的摩擦系数，故橡胶轮胎车辆的黏着系数相比于钢轮—钢轨系统的车辆更大。高的黏着系数不仅使车辆拥有更好的加速减速性能，而且更适应于在大坡度的线路上运用。

目前国内黏着控制的研究主要针对重载机车，高速列车等钢轨-钢轨支撑方式的车辆，对于跨坐式单轨列车的黏着控制研究及仿真分析比较少。因此，研究适用于跨座式单轨列车的黏着控制仿真分析方法，可以为以后黏着控制系统应用于跨座式单轨列车提供必要的参考，对提高列车的运行效率和保障列车的安全运行具有重要的意义。

在通常意义下黏着力是指两个接触物体之间的附着力，而在铁路系统中黏着力的定义为：在车轮和轨道保持接触状态同时不发生空转和滑行的情况下，轮轨之间所能提供的最大牵引力。如图2所示，在轴重Wg的作用下，轮轨接触部位发生弹性变形，形成椭圆形接触区。当车轮在驱动力矩T作用下向前滚动时，轮轨材料在接触区附近发生弹性变形，从而在接触面上产生切向力Fu使车轮滚动前进，轮轨接触的这种既有滚动又有滑动的状态被称为黏着。只有轮轨间处于黏着状态，才能产生黏着力，进而形成使机车车辆前进的最终动力。列车的牵引/制动性能的发挥主要依赖于轮轨间的黏着力，但轮轨间的黏着状态往往受到多种因素的影响。例如雨、雪、冰冻等恶劣的自然条件，以及机车漏油，车轮之间的磨损，列车的运行状态等，都会影响到轮轨间的黏着力。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于跨座式单轨列车的黏着控制仿真方法提出来一种对跨座式单轨列车的黏着力进行仿真的方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于跨座式单轨列车的黏着控制仿真方法，其包括以下步骤：

S1、基于SIMPACK平台搭建跨座式单轨列车模型；

S2、基于MATLAB平台建立黏着系数估计模型和黏着控制模型，并通过黏着系数估计模型估算不同位置处轨面的黏着系数；

S3、在MATLAB中添加SIMPACK的SIMAT模块，将SIMPACK中跨座式单轨列车模型中的轮对角速度、车体速度和轮轨间切向力数据作为黏着控制模型的输入；

S4、获取实际蠕滑速度，并根据各个位置处轨面的黏着系数获取轨面的黏着特性曲线；

S5、根据轨面黏着特性曲线的斜率获取列车的运行状态和参考蠕滑速度；

S6、根据参考蠕滑速度和实际蠕滑速度的差值获取牵引电机力矩指令值的补偿值；