多式联运悬挂式货运小车动力学性能研究

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目前我国在铁路、公路、水运、民航等运输方式上缺乏协同合作和有效衔接。多式联运作为一种高效的货运组织方式,对于降低社会物流成本、提高货物运输效益具有重要作用。在国家大力发展集装箱多式联运背景下,运输模式需要进行突破和创新。悬挂式单轨交通系统在国外已有超过百年的运用历史,主要运用于观光、旅游,其具有造价低、爬坡能力和适应性强等优势。但尝试将悬挂式单轨系统运用到集装箱多式联运中尚属首次,其动力学性能亦急需进行深入探究。本文以某型多式联运悬挂式货运小车为对象,在分析了国内外其他运输车辆动力学性能评价指标的基础上,结合悬挂式货运小车转向架结构和运行特点,提出了适用于货运小车的动力学性能评价准则,主要包括车辆运行品质和运行安全性两方面的性能指标。多式联运悬挂式货运小车采用橡胶轮胎走行。考虑到半经验轮胎模型具有较高仿真精度和应用广泛的特点,利用MATLAB/Simulink软件对Pacejka轮胎模型进行仿真模拟,得到轮胎动态仿真特性曲线。探讨了轮胎纵向力和纵向滑动率、侧向力和侧偏角以及回正力矩和侧偏角的关系。根据转向架的结构特点,确定各作用力的传递过程和各刚体的运动微分方程;利用SIMPACK软件建立车辆动力学仿真模型,对其进行动力学性能仿真计算和评价。仿真结果表明,货运小车在直线运行和曲线通过工况下,各项动力学性能指标均满足要求,车辆具有良好的动力学性能。论文对导向轮与轨道梁横向间隙、转向架主要悬挂参数、侧风等对动力学性能的影响进行分析。结果表明,导向轮与箱型轨道梁横向间隙主要影响车辆通过曲线时的导向力和横向平稳性。考虑到装配误差和橡胶磨损,建议导向轮与箱型轨道梁横向间隙取2mm。安装横向液压减振器可有效减小车体侧滚角,但阻尼值过大使车体横向振动加速度增加,建议每个横向液压减振器阻尼值取为90kN·s/m。侧风主要影响车辆的横向平稳性、轮重减载率、倾覆系数、车体侧滚角等指标。根据仿真结果,建议在风速达到8级时,车辆应停止运营,车辆在7级风力作用下运行速度应限制在30km/h以下。论文对悬挂式货运小车的动力学性能进行了系统的分析,制定了动力学性能的评定准则,优化了转向架的悬挂参数,对其动力学性能进行了预测和评价,研究结果对促进我国多式联运的发展具有重要意义。
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