轮轨刚柔耦合动力学是车辆动力学及有限元研究的基础,跨座式单轨轨道的刚度较小及受力较大,相比车体更加适合做柔性化处理,但是由于跨座式单轨轨道梁的大尺寸使得计算难度较大,其刚柔耦合动力学的成果较少。针对柔性轨道的跨座式单轨刚柔耦合动力学,采用等效原理将轨道梁的动态受压变形化为车辆轮轴所受的外力,并构建了轮轨耦合动力学方程,建立了基于迭代方法的轨道梁有限元模型及车辆动力学模型,将计算结果与实车试验数据比较,验证了迭代的收敛性及准确性。结果表明采用等效力及迭代方法可以有效的计算跨座式单轨刚柔耦合动力学。

跨座式单轨交通系统具有诸多优点,但传统中大型跨座式交通系统建设成本较高,推广和应用受限。新型轻量化铰接式跨座式单轨系统建设运营成本低,具有广阔的推广应用空间。为分析列车故障工况动力学性能,分别建立列车在爆胎,垂向减振器、横向减振器失效情况下的列车动力学模型,验证不同工况下的动力学性能,并分析故障工况的列车合理限速。计算结果表明爆胎工况下直线车辆运行速度不超过40 km/h,曲线半径大于200 m时列车运行速度建议小于40 km/h,曲线半径大于200 m时,列车运行速度不大于30 km/h。单一减振器失效,列车可按正常工况下速度运行。

液压管道系统是跨座式单轨车辆滚动振动试验台的重要组成部分,在设计过程中需要对管道的振动特性进行重点分析。为此,基于单向和双向流固耦合的模态分析方法,采用k-ε的湍流模型,对比分析管道在不同分析方法下的固有频率和振型;在双向流固耦合基础上分析流体速度和压强对管道的影响。研究表明:单向流固耦合下管道的固有频率均大于双向流固耦合作用下管道的固有频率,相差率达2%~10%,相同阶次下的振型形态基本一致;流体压强对管道的固有频率的影响比流体速度大,在一定的压强范围内,管道的固有频率随着流体的压强增加而增加,流体的管道总变形量和等效应力随流体压强和支管流速增加而增加。

单轨列车在运行中,受电弓与接触网的刚性接触会产生振动,这会降低弓网的受流质量和寿命,为此提出了一种基于鲁棒H∞控制器主动控制策略来改善弓网关系。针对单轨列车建立了弓网耦合二自由度动力学模型以及直流电机模型,在60和80 km/h的不同时速下,分析了被动控制和主动控制下接触力的大小,以及电机主动控制的响应时间。实验结果表明:该控制策略在60和80 km/h的速度下,接触力标准差分别降低了9%和8%;并且在高速运行下也能够满足接触力的调节要求,能够明显降低接触力波动,提高弓网的使用寿命。