车辆几何曲线通过的理论分析_黄皖初
单曲线弯道几何参数对小客车转向行为的影响
单曲线弯道几何参数对小客车转向行为的影响随着汽车的普及和交通拥堵的日益加重，车辆转弯行为控制的研究越来越重要。
单曲线弯道在城市和公路上广泛存在，对小客车的转向行为影响较大。
本文将探讨单曲线弯道的几何参数对小客车转向行为的影响。
一、单曲线弯道的基本形态和几何参数单曲线弯道是一种自然弯道，通常由圆曲线或缓和曲线组成。
在单曲线弯道中，车辆需要在一定的曲率半径内旋转车身，通过弯道达到转向的效果。
单曲线弯道的几何参数有五个基本的参数：设计速度v，曲率半径R，弯道夹角θ，平缓度K和坡度S。
这些几何参数对车辆的转向行为有着重要的影响。
其中，设计速度v是指设计该弯道时的建议行驶速度。
曲率半径R是指弯道的曲率，也就是弯道中心线的曲率半径。
弯道夹角θ是指弯道中心线的方向变化角度。
平缓度K是指弯道的平滑程度，也就是弯道中心线的平坦程度。
坡度S是指弯道所处位置的上下坡度差。
二、单曲线弯道几何参数对小客车转向行为的影响1.设计速度v设计速度的高低对小客车的转向行为具有重要影响。
一般地，设计速度越高，小客车在弯道中的侧向加速度越大，因此需要更大的转向角度和更高的前轮偏角。
如果车速超过设计速度，则车辆容易滑出弯道，造成交通事故。
相反，如果车速过低，则小客车需要更小的转向角度和更小的前轮偏角，导致转向难度增加。
2.曲率半径R曲率半径对小客车在单曲线弯道上的侧向加速度和转向角度有很大影响。
曲率半径越小，则小客车需要更高的侧向加速度和更大的转向角度，以便车辆能够在较短的时间内转向。
当曲率半径过小时，小客车在弯道中的侧向加速度可能会超过车辆的极限，导致车辆失控。
3.弯道夹角θ弯道夹角是指弯道中心线的方向变化角度。
弯道夹角对小客车的转向行为有着显著影响。
当弯道夹角增大时，小客车需要更大的转向角度，同时需要更大的侧向加速度，以保持在弯道中行驶。
如果弯道夹角过大，则需要小客车减速以降低侧向加速度，会导致行驶效率降低。
4.平缓度K平缓度K是指弯道的平滑程度，也就是弯道中心线的平坦程度。
车辆系统动力学知识点
车辆系统基础知识1.车辆系统中主要有哪几种非线性关系：（线性化方法、原理。
）轮轨接触几何关系：线性化时踏面锥度、重力刚度、重力角刚度为常数。
蠕滑率-力规律：蠕滑系数在线性化后也为常数。
车辆的悬挂特性：2.车辆系统动力学研究内容：蛇形运动稳定性；车辆曲线通过时运动状态和轮轨作用力；车辆对轨道不平顺的响应；过曲线时抗脱轨、抗倾覆性能；车辆纵向动力学，车辆间相互作用；新型悬挂形式，主动、半主动悬挂，径向转向架；弓网系统动态特性：受流、噪音；车辆系统空气动力学。
3.轨道车辆的不平顺及其对应的车辆振动类型：（此处需要补充各种常用轨道谱表示方式，以及不同振动形式耦合程度大小与关系）直线区段的四种不平顺分别为：垂向轨道不平顺，引起车辆的垂向振动，水平轨道不平顺，引起车辆的横向滚摆耦合振动；方向不平顺，引起车辆的侧滚和左右摇摆；轨距不平顺轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。
车辆系统动力学指标及评价标准1.车辆运行安全性及评价标准：脱轨系数：评定防止车轮脱轨稳定性的脱轨系数，为某一时刻作用在车轮上的横向力Q和垂向力P的比值。
脱轨系数临界值定义为当轮轨接触的切向力T等于摩擦系数乘以接触法向力N时的Q/P值。
（有两类脱轨系数，一种与时间相关、一种与时间无关，像这种评价指标的原理，虽与考试没什么关系，但是可以尝试弄清楚，谁整理好了可以弄进来。
还有不同标准，比如《铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准》（TB/T 2360-93）《高速试验列车动力车强度及动力学性能规范》（95J 01-L）《高速试验列车动力车强度及动力学性能规范》（95J 01-M）的限定值，这些个常用标准，值得整理）轮重减载率：评定车辆在轮对横向力为零或接近于0的条件下，因一侧车轮严重减载而脱轨的安全性指标。
（同上）倾覆系数：评价车辆在侧向风力、离心力和横向振动惯性力的最不利组合下是否会导致使车辆向一侧倾覆。
（同上）2.车辆运行平稳性及评价指标：Sperling：评定车辆本身的运行品质以及旅客乘坐舒适度，根据振动加速度及其振动频率来衡量，不同类型的振动（横向、垂向、不同频率范围内的振动）得到的W值不同，然后汇总取算术平均得到总的平稳性指标。
汽车理论课件——第四章余志生版.ppt
s 0.0034ua0 0.00451ua20
s
1 3.6
2
2
2
ua0
ua20 25.92abmax
44
第三节 汽车的制动效能及其恒定性
3）最大制动减速度 abmax
➢ abmax 主要与路面附着系数有关。
三、制动效能的恒定性
➢制动效能的恒定性即抗热衰退性能。 ➢制动器温度上升后，制动器产生的摩擦力矩常会有 显著下降，这种现象称为制动器的热衰退。 ➢山区行驶的货车和高速行驶的轿车，对抗热衰退性 能有更高的要求。
3.制动时汽车的方向稳定性
制动时汽车按给定路径行驶的能力。 即在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力的性能。
➢本章研究的重点是：如何使汽车在保证方向稳定性 的前提下，获得最好的制动效能。
4
第一节 制动性的评价指标
表4-1 乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求
项目 试验路面
中国 ZBT24007
u0
1 2
k 22
由于
ds
d
u0
1 k 2
2
ds
u0
1 2
k
2
d
当
''时，将k
ab max ''
2
代入
当τ=0 时，s=0
s
u0
1 6
k
3
s2
u0 2
1 6
abmax 22
s2 s2 s2
s2
u0 2
u0 2
1 6
abmax 22
40
第三节 汽车的制动效能及其恒定性
2.持续制动阶段汽车驶过的距离s3
31
第18讲第七章71汽车通过性评价指标及几何参数72松软地面的物理性质73车辆的挂钩牵引力
第18讲第七章71汽车通过性评价指标及几何参数72松软地面的物理性质73车辆的挂钩牵引力第18讲2学时教学目的及要求：通过本次课的学习，使学生了解汽车通过性评价指标及几何参数，松软地面的物理性质，掌握车辆的挂钩牵引力。
主要内容：第七章汽车的行驶平顺性与通过性§7-1汽车通过性评价指标及几何参数§7-2松软地面的物理性质§7-3车辆的挂钩牵引力教学重难点：汽车通过性概述：汽车间隙失效，汽车通过性几何参数教学过程：第七章汽车的行驶平顺性与通过性§7-1汽车通过性评价指标及几何参数一、汽车失去几何通过性的几种类型：1、驱动失效——汽车因驱动力不足而失去通过性。
（1）汽车上长坡时，汽车的驱动力如果不能克服上坡阻力，则无法通过；（2）上坡时，坡面滑，尽管发动机功率足够大，但因地面附着条件差而无法通过。
2、失稳失效——汽车因失稳倾覆而失去通过性。
（倾覆失效）（1）沿纵向坡上坡或下坡时，如果坡度角太大，则汽车可能或纵向向前或向后翻车；（2）沿横向坡行驶时，如果坡度角大于一定值，汽车会横向翻车或侧滑而无法通过。
（3）汽车转弯行驶时，如果车速大于一定值，汽车会横向翻车或侧滑而无法通过。
3、间隙失效——汽车因下部零部件碰到障碍物被托住而无法通过；（1）顶起失效：汽车底部中央部位零部件碰到障碍物被顶起而无法通过；（纵向通过半径、横向通过半径、最小离地间隙）（2）触头失效：汽车前端触及地面；（接近角）（3）托尾失效：汽车尾部触及地面。
（离去角）二、汽车间隙失效及其相关的几何参数：1、最小离地间隙：h——汽车底部最低点与地面之间的间隙。
（多为主减速器壳）2、纵向通过半径ρ1、横向通过半径ρ2：纵向通过半径ρ1——侧视图上，与两轮相切、且过汽车底部轴间最低点；横向通过半径ρ2——后视图上，与两轮相切、且过汽车底部轮间最低点。
ρ1、ρ2↘→过小丘、拱桥时顶起失效可能性↘→通过性↗3、接近角γ1、离去角γ2——汽车在水平路面时，分别自车身前、后端突出点至前轮或后轮所作切线与地面的夹角。
TY600型内燃机车几何曲线通过能力分析与研究
TY600型内燃机车几何曲线通过能力分析与研究作者：喻玫来源：《科技创新与生产力》 2014年第6期喻玫（太原轨道交通装备有限责任公司技术中心，山西太原 030009）收稿日期：２０14－02－16；修回日期：２０14－05－19作者简介：喻玫（1962-），女，湖南省株洲人，工程师，主要从事技术研究，E-mail：zhujunyaa@。
随着我国城市地铁和轻轨的发展，地铁和轻轨列车调车、救援车辆在数量上和功能上呈现多样化要求的趋势。
TY600型内燃机车是太原轨道交通装备有限责任公司为地铁列车开发的调车机车，也可用于矿山、工厂、林区、建设工地及地方铁路干线运输和救援。
该车的总体方案设计为外走廊式调车机外形设计，由动力及传动系统、底架、车体、制动系统、电气系统等组成（见图1）。
最高运行速度80 km/h，机车整备重量60 t。
由于国铁和地方铁路线路状况不同，国铁最小曲线半径一般在100 m，而地方铁路可小到60 m。
为了适应不同的线路，扩大该车的适用范围，需要将该车的最小曲线通过能力控制在60 m。
该车走行部采用两轴焊接转向架结构[1]。
在通过曲线时，转向架相对于车体旋转一定角度，此时可能超限的主要部位是车体前后两端、车体中部最外侧。
同时，第一轴外轮对外轨产生冲角，冲角的大小将影响转向架车轮和轮轨表面的磨耗。
笔者采用分析方法验证车辆在60 m曲线半径下，车辆前后两端、车体中部最外侧是否超限，以及冲角的大小是否符合相关规范的要求。
1 TY600型内燃机车整车主要技术参数图1所示，车钩中心线间距（A）14 690 mm；转向架轴距（L）2 200 mm；前、后转向架中心距（L）7 200 mm；轨距（b）1 435 mm；滚动圆间距（2S）1 499 mm；轮对横动量（e）3 mm；通过最小曲线半径（Rmin）60 m；轮缘与钢轨全间隙（Δ+σ）15 + 16 = 31 mm，其中Δ为曲线加宽度，mm；σ为直线上钢轨内侧与轮缘外侧的全间隙；车体端部间距13 500 mm。
如何利用锐角三角函数进行车辆动力学分析
如何利用锐角三角函数进行车辆动力学分析嘿，朋友们！今天咱们来聊聊一个有点特别的话题——如何利用锐角三角函数进行车辆动力学分析。
咱先来说说为啥要研究这个。
就拿我上次出门旅行的经历来说吧。
我坐着大巴车在山路上行驶，那弯道一个接一个，车子一会儿左倾，一会儿右斜的。
我当时就在想，这司机师傅到底是怎么掌控车子，让咱们能安全又平稳地通过这些弯道的呢？后来我才知道，这里面就有锐角三角函数的大用场。
那什么是锐角三角函数呢？简单来说，就是在一个直角三角形中，角的正弦、余弦和正切值。
比如说，在一个直角三角形中，如果一个锐角是 30 度，那它的正弦值就是 05。
这和车辆动力学有啥关系呢？关系可大啦！当车辆在行驶过程中转弯时，咱们可以把车辆的运动轨迹看作是一个弧形。
而这个弧形的半径、车辆的速度、加速度以及转向角度之间的关系，就可以用锐角三角函数来描述。
比如说，车辆转弯时的向心力，就可以通过速度的平方除以转弯半径，再乘以质量来计算。
这里面的转弯半径和转向角度之间的关系，就可以用三角函数来表示。
再举个例子，假设一辆车以一定的速度进入一个弯道，弯道的角度是已知的。
我们就可以通过锐角三角函数来计算出车辆在这个弯道上所需要的向心力，进而判断车辆是否能够稳定地通过这个弯道。
如果向心力过大，车辆可能会侧滑；如果向心力过小，车辆可能无法沿着弯道行驶。
在实际的车辆动力学分析中，工程师们会使用各种仪器来测量车辆的运动参数，比如车速、加速度、转向角度等等。
然后，他们会把这些数据代入到用锐角三角函数构建的数学模型中，进行计算和分析。
比如说，在汽车的悬挂系统设计中，锐角三角函数可以帮助工程师确定弹簧和减震器的参数，以保证车辆在行驶过程中的稳定性和舒适性。
如果弹簧和减震器的参数设置不合理，车辆在过颠簸路面时就会像蹦蹦床一样，让人难受得要命。
还有在刹车系统的设计中，锐角三角函数也能发挥作用。
通过计算刹车时的摩擦力和制动力，工程师可以确定刹车盘和刹车片的尺寸和材料，以确保车辆能够在最短的距离内安全停车。
第七章汽车的通过性PPT课件
2.牵引效率（驱动效率）TE
驱动轮输出功率与输入功率之比。反映了车轮功率传递过 程中的能量损失。
TE T F w du a FdrT 1w sr
式中，u a 为汽车行驶速度；TW为驱动轮输入转矩；ω为驱
动轮角速度；r为驱动轮动力半径；s r 为滑转率。
3.燃油利用指数Ef
单位燃油消耗所输出的功，Ef Fdua/Qt 。 式中，Qt为单位时间内的燃油消耗量。
一、顶起失效的障碍条件
当h<0时，发 生顶起失效；
h=0时，是汽 车通过障碍的极 限尺寸。此时， BAC所对的角即 为汽车的纵向通 过角。
顶起失效的障碍条件为
h m 0 . 5 D D r s0 i 0 n . 5 D 0 . 5 D r
或 h m 0 .5 D D r1 si0 n
➢它表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的障 碍物的能力。
（6）转弯通道圆 ➢转向盘转到极限位置、汽车以最低稳定车速转向行驶时， 车体上所有点在支承平面上的投影均位于圆周以外的最大内 圆，称为转弯通道内圆；车体上所有点在支承平面上的投影 均位于圆周以内的最小外圆，称为转弯通道外圆。
第二节 松软地面的物理性质
2n2
F rc
2n2
3n2n 1
1
3 W 2n 1
n1kcb k2n 1 1 D
增加车轮直径和宽度都能 降低压实土壤阻力，但增加车 轮直径比增加宽度更有效，即 直径越大，沉陷量越小。
思考：SUV越野汽车和轿车相 比，哪种车型的轮胎直径应该 更大？为什么？
➢在松软地面上，除了压实土壤阻力外，滚动着的车轮前缘将推
（3）接近角γ1 ➢汽车满载、静止时，前端突出点向前轮所引切线 与地面间的夹角。 ➢γ1越大，越不容易发生触头失效。
曲线几何参数对货车转向架曲线通过性能的影响
第29卷,第1期 中国铁道科学Vo l 29No 12008年1月 CH INA RAILWAY SCIEN CEJanuar y,2008文章编号:1001 4632(2008)01 0070 06曲线几何参数对货车转向架曲线通过性能的影响李亨利1,2,李 芾1,傅茂海1,黄运华1(1.西南交通大学机械工程学院,四川成都 610031; 2.中国北车集团四方车辆研究所,山东青岛 266031) 摘 要:利用SIM PA CK 仿真软件建立副构架径向转向架和交叉支撑转向架的动力学模型,并对其动力学性能进行仿真计算,分析比较曲线半径、超高等曲线几何参数对2种转向架曲线通过性能的影响。
结果表明:曲线半径和欠超高对径向转向架和交叉支撑转向架的脱轨系数、轮重减载率影响比较接近;曲线半径在400~1200m 范围内,自导向径向转向架能有效提高通过性能,明显降低轮对冲角,减缓轮轨磨耗;欠超高对2种转向架轮对冲角的影响近似成线性关系,且其影响程度仅和转向架本身属性相关,与曲线半径无关。
指出采用磨耗功率评价欠超高对曲线轮轨磨耗的影响更为合理,因为不仅能反映出磨耗与欠超高的关系,还能反映出曲线外轨超高设置不同时轮轨磨耗的变化特点,这与工程实际中减小外轨超高、设置欠超高有利于降低轮轨磨耗是一致的。
关键词:轨道参数;磨耗;曲线通过;径向转向架;交叉支撑转向架 中图分类号:U 272 331:U 270 11 文献标识码:A收稿日期:2006 01 26;修订日期:2007 05 07 基金项目:教育部创新团队发展计划资助(IRT 0452)作者简介:李亨利(1981 ),男,四川大竹人,硕士研究生。
近年来,为了提高货车的运营速度,国内先后研制了多种新型货车转向架,其中侧架交叉支撑转向架(如转K2、转K6)已得到普遍运用。
但我国既有铁路线路一般等级较低,曲线多,随着货车运行速度的不断提高,通过曲线时,轮轨间的作用力及磨耗也将随之增加,导致镟轮和换轨周期缩短。
高速列车几何曲线通过能力计算
10.16638/ki.1671-7988.2019.06.054高速列车几何曲线通过能力计算魏玉卿，张勇军（青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司，山东青岛266111）摘要：提出一种分析高速列车几何曲线通过能力的动态计算方法，考虑了车辆的初始偏移量。
给出了综合路况分析模型，可以统一考虑车辆在多种线路条件下的曲线通过能力。
采用有限节点法和局部搜索技术开发了高速列车的几何曲线通过能力模拟程序。
该程序可以在考虑车辆初始偏移量的情况下，模拟车辆通过定圆曲线、曲-直线、反向曲线以及包含缓和曲线的任意曲线时，车钩摆角、横向偏移量、车间距等物理参量随运行距离的动态变化规律。
针对某型高速列车，分析了车辆在三种不同曲线路况下，车钩摆角及车体夹角在整个线路下的动态变化规律。
最后分析了反向曲线中直线段长度对最大车钩摆角的影响。
关键词：铁路车辆；几何曲线；车钩摆角；横向偏移量中图分类号：U461.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)06-163-03Calculation of High Speed Train Geometry Curve NegotiationWei Yuqing, Zhang Yongjun（Bombardier Sifang Transportation LTD., Shandong Qingdao 266111 )Abstract: A dynamic calculation method is proposed to analysis to rolling stock geometry curve negotiation, and the car body initial displacements are considered. A comprehensive track case is used to study the geometry curve negotiation of the rolling stock on varies curve tracks. The simulation software is developed using the finite node method and local search technique. The dynamic process of the coupler swing angle, car bodies lateral shift, inter-car gap and so on can be obtained using this software to simulate the rolling stock geometrically passing through the single curves, curve-straight lines and reverse curves even the random curve with transition curves, considering the initial vehicle offset. The rule of the coupler swing angle and included angle of the car bodies for the special EMU in the total track line are given on the three cases of the track. The influences of the length of the straight line in the reverse curve on the maximum coupler swing angle are given in the last.Keywords: Rolling Stock; Geometry Curve; Coupler Swing Angle; Lateral ShiftCLC NO.: U461.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)06-163-03前言高速列车的几何曲线通过能力计算主要是为得到车钩摆角、风挡形变、车间距及车顶相对位移等结构数据，以校核车辆能否顺利通过线路曲线并为风挡及高压跳线等的设计提供必要的依据。
第7章汽车的通过性
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第7章汽车的通过性
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
•影响通过性的结构因素
•1、前、后轮距 • 等轮距、单胎布置、增多驱动轴数有利于提高通过性。 •2、轴荷分配 • 使前轮单位压力比后轮小20%-30%，可减少松软路上的 阻力。 •3、最低稳定车速 • 车速低，土壤抗剪切能力较强，可提高附着系数。因此 应用低速通过困难地段。可用增大传动比降低最低稳定车 速。
•u—车速；Tw —驱动轮输入转矩； —驱动轮角速度。
•3、燃油利用指数Ef •单位燃油消耗所输出（牵引）的功。
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第7章汽车的通过性
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
•汽车通过性几何参数
•最小离地间隙 h •纵向通过角 •接近角 1 •离去角 2 •最小转弯半径 dmin •转弯通道圆
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2020/11/27
第7章汽车的通过性
第7章汽车的通过性
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2020/11/27
第7章汽车的通过性
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
•支承通过性评价指标
•1、 牵引系数TC：单位车重的挂钩牵引力
• •式中：
TC=Fd/G
•Fd —汽车挂钩牵引力；G —车重
•2、牵引效率TE：驱动轮输出与输入功率之比。
• •式中：
TE= Fd u/Tw
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第7章汽车的通过性
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
•汽车通过性几何参数
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第7章汽车的通过性
第一节 汽车通过性评价指标及几何参数
•影响通过性的使用因素
•1、轮胎气压 • 在松软路面上行驶，降低胎压可使轮胎接地面 积增加，减少滚动阻力，提高附着系数。