[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

摘要

本发明公开了一种虚拟轨道列车纵‑横向耦合动力学模型的建模方法，首先分析列车的横向运动，将每节列车的横摆角速度、横向加速度以及受力联系起来，建立三节列车之间的运动学和动力学关系；其次，分析列车的纵向运动，着重研究三节列车之间的作用力以及每节列车的纵向加速度；最后，将列车的纵、横向运动结合起来，得到状态空间方程形式的线性系统。通过建立虚拟轨道列车纵‑横向耦合动力学模型，为智轨列车实现智能驾驶打下坚实的基础。

主权项

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)以第一节列车为例，建立横向的列车动力学模型，m₁a_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；I_z，1为转动惯量；δ_w为每个车轮的转向角；α_f，α_r分别为列车前后轮的侧偏角；分别为列车的前后轮侧偏刚度；F_yf，F_yr分别为每节列车前后轮受到的侧向力；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为列车的横向加速度；l_f，l_r，l_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1、2、3分别代表三节列车，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_eero为空气阻力；F_roll为车轮滚动阻力；F_drg为列车重力在当前方向上的分力；F_1，2，F_2，3分别为1，2节列车之间的作用力、2，3节列车之间的作用力，1、2、3分别代表三节列车；m为一节车厢的质量；T为第一轴发动机的扭矩；R_tire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为当前位置的车辆行驶坡度；(c)将横向动力学模型与纵向动力学模型结合起来，建立虚拟轨道列车纵‑横向耦合动力学模型。