[发明专利]一种扭曲轨道试验建模与仿真方法及系统

说明书

本发明公开了一种扭曲轨道试验建模与仿真方法及系统，根据试验方案构建扭曲轨道试验台的动力学仿真模型，并将被试验车辆的动力学仿真模型导入，得到车辆‑扭曲轨道试验台的耦合动力学模型，通过每个作动器的抬高量随时间变化曲线来模拟不同的轨道扭曲条件，能够实现任意型号车辆在任意轨道扭曲条件的仿真模拟，大大提高了实际现场扭曲轨道试验的模拟精度，该方法简单可行，既节约了时间、人力物力，又提高了效率，同时满足试验要求，解决了针对不同线路条件，不同转向架特性需设置不同轨道扭曲条件的问题，适用于城市轨道交通车辆以及干线铁路机车车辆的扭曲轨道试验。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种扭曲轨道试验建模与仿真方法及系统。

背景技术

“速度”和“安全”是铁路运输的发展目标和永恒的主题。作为载客和运输货物的列车，在运行过程中通过扭曲轨道等恶劣线路时，会导致轮轨横向力增大和车轮严重减载，极大地增加了列车脱轨风险。另外，随着国内轨道交通装备技术的蓬勃发展，出口到欧洲的机车和动车组也变得越来越多。按照惯例，进入欧洲市场的机车车辆一般都要求通过欧盟的TSI认证，其中一项关键内容就是列车通过扭曲线路的抗脱轨安全性试验，从而避免因转向架结构设计不合理或者悬挂参数匹配不当所导致的脱轨。

对于扭曲轨道的抗脱轨试验，现场一般都是在车轮位置施加相应高度的垫块，通过垫块下的轮重测量仪完成各个车轮处的轮重测量。目前，为了进行扭曲轨道安全性评价，很多学者都是采用曲线设置超高的方法，并使列车低速通过，从而获得每个车轮的轮重减载和脱轨系数安全性指标，该方法不能准确地模拟实际现场的扭曲轨道抗脱轨试验，且试验效率低，需耗费大量人力物力。除此之外，现场的扭曲轨道抗脱轨试验是人工检测，这种检测方法受人眼、仪器可靠性以及现场作业环境等因素影响，并且消耗一定的人力、物力和财力，而且试验结果可靠性不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扭曲轨道试验建模与仿真方法及系统，以解决无法准确模拟实际现场的扭曲轨道抗脱轨试验，以及试验结果可靠性低等问题。

本发明独立权利要求的技术方案解决了上述发明目的中的一个或多个。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，包括：

步骤1：绘制扭曲轨道试验台的物理拓扑结构图；

步骤2：基于所述物理拓扑结构图，构建扭曲轨道试验台的实物体模型；

步骤3：在所述实物体模型中设置各部件的参数以及各部件之间的相对运动关系，得到扭曲轨道试验台的动力学仿真模型；

步骤4：设置所述扭曲轨道试验台动力学仿真模型中每个作动器的抬高目标值以及达到所述抬高目标值的时间，使每个作动器动作，获取每个作动器的抬高量随时间变化曲线；

步骤5：在所述扭曲轨道试验台的动力学仿真模型基础上，导入需要试验的车辆的动力学仿真模型，并设置车辆与扭曲轨道试验台之间的接触关系，得到车辆-扭曲轨道试验台的耦合动力学模型；

步骤6：根据每个作动器的抬高量随时间变化曲线，使所述耦合动力学模型动作，实现车辆在扭曲轨道上的仿真模拟。

本发明所述扭曲轨道试验建模与仿真方法，根据试验方案构建扭曲轨道试验台的动力学仿真模型，并将被试验车辆的动力学仿真模型导入，得到车辆-扭曲轨道试验台的耦合动力学模型，通过每个作动器的抬高量随时间变化曲线来模拟不同的轨道扭曲条件(不同轨道扭曲条件时每个作动器的抬高目标值不同)，能够实现任意型号车辆在任意轨道扭曲条件的仿真模拟，大大提高了实际现场扭曲轨道试验的模拟精度，该方法简单可行，既节约了时间、人力物力，又提高了效率，同时满足试验要求，解决了针对不同线路条件，不同转向架特性需设置不同轨道扭曲条件的问题，适用于城市轨道交通车辆以及干线铁路机车车辆的扭曲轨道试验。