基于仿真软件Simulink／SimMechanics的铰接式列车动力学建模

2012-07-05李学良

城市轨道交通研究 2012年6期

李学良沈钢

（同济大学铁道与城市轨道交通研究院，201804，上海∥第一作者，研究生）

在轨道交通车辆动力学领域中，基于仿真软件Matlab／Simulink的仿真建模方法能够帮助使用者对轨道车辆动力学理论进行清晰和深入的了解，故已被广泛应用。该方法能对大部分的车辆进行准确的建模，可以建立轮对、转向架、车体和悬挂系统的模型。但是轨道交通领域中也存在着一部分铰接式列车，其主要特点是车辆之间采用铰接式转向架，即相邻两车共用一个转向架。铰接式列车具有减少转向架数量，提高列车整体性和安全性等优点，因而也是进行动力学建模分析的对象。可是，如果用Simulink建立车辆动力学模型，在处理铰接结构时会有一定的困难，无法直接描述。以往采取的方法大多是做等效处理，将铰接单元等效成各个方向的刚度和阻尼。这样虽然能够近似描述铰接结构的关系，但是，不能准确地表达出铰对结构的约束作用。为了解决Simulink在这一问题上的局限性，现在引入Simulink里面的SimMechanics仿真工具箱来配合Simulink进行动力学仿真建模。SimMechanics是基于多刚体的思想，提供了描述刚体和各种运动副的模型单元，恰好适用于带有铰接结构的列车动力学仿真分析，能够让Simulink方法在列车动力学建模上的应用更加完善。