[发明专利]一种扭曲轨道试验建模与仿真方法及系统

权利要求书

1.一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，其特征在于，包括：

步骤1：绘制扭曲轨道试验台的物理拓扑结构图；

步骤2：基于所述物理拓扑结构图，构建扭曲轨道试验台的实物体模型；

步骤3：在所述实物体模型中设置各部件的参数以及各部件之间的相对运动关系，得到扭曲轨道试验台的动力学仿真模型；

步骤4：设置所述扭曲轨道试验台动力学仿真模型中每个作动器的抬高目标值以及达到所述抬高目标值的时间，使每个作动器动作，获取每个作动器的抬高量随时间变化曲线；

步骤5：在所述扭曲轨道试验台的动力学仿真模型基础上，导入需要试验的车辆的动力学仿真模型，并设置车辆与扭曲轨道试验台之间的接触关系，得到车辆-扭曲轨道试验台的耦合动力学模型；

步骤6：根据每个作动器的抬高量随时间变化曲线，使所述耦合动力学模型动作，实现车辆在扭曲轨道上的仿真模拟。

2.如权利要求1所述的一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，其特征在于：在所述步骤1之前还包括绘制扭曲轨道试验台的结构示意图的步骤。

3.如权利要求1所述的一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，其特征在于：所述扭曲轨道试验台包括多个基本单元，每节车厢对应四个基本单元，每个所述基本单元均包括基座、第一作动器、第二作动器、第一安装座、第二安装座、第一滚轮以及第二滚轮；所述第一安装座通过第一作动器设于所述基座上，所述第二安装座通过第二作动器设于所述基座上；所述第一滚轮、第二滚轮分别设于第一安装座、第二安装座上。

4.如权利要求3所述的一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，其特征在于：所述步骤3中，各部件之间的相对运动关系为：基座与大地之间无相对运动，通过第一作动器的控制第一安装座沿Z轴方向运动，通过第二作动器的控制第二安装座沿Z轴方向运动，第一滚轮、第二滚轮分别绕Y轴转动。

5.如权利要求1所述的一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，其特征在于：还包括耦合动力学模型验证的步骤，具体过程为：根据轮对、构架以及车体的位置或姿态确定轮对与构架、构架与车体之间的相对位移，根据所述相对位移判断所述耦合动力学模型是否准确，如果否，则进行耦合动力学模型的修正，直到相对位移满足试验方案的要求。

6.如权利要求1-5中任一项所述的一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，其特征在于：还包括轮重减载计算的步骤，具体过程为：根据轮对所受到的力及力矩平衡方程、构架所受到的力及力矩平衡方程、车体所受到的力及力矩平衡方程得到扭曲轨道试验台对转向架轮对的垂向力，再根据所述垂向力计算得到轮重减载率。

7.如权利要求6所述的一种扭曲轨道试验建模与仿真方法，其特征在于：所述轮重减载率的计算公式为：

式中，δ为轮重减载率，ΔP为轮重的减载量；P为左右侧车轮的平均轮重；F_zwiL、F_zwiR为扭曲轨道试验台对转向架轮对的垂向力。

8.一种扭曲轨道试验建模与仿真系统，其特征在于，包括：

拓扑图绘制单元，用于根据试验方案，绘制扭曲轨道试验台的物理拓扑结构图；

动力学模型构建单元，用于基于所述物理拓扑结构图构建扭曲轨道试验台的实物体模型，在所述实物体模型中设置各部件的参数以及各部件之间的相对运动关系，得到扭曲轨道试验台的动力学仿真模型；

曲线获取单元，用于设置所述扭曲轨道试验台动力学仿真模型中每个作动器的抬高目标值以及达到所述抬高目标值的时间，使每个作动器动作，获取每个作动器的抬高量随时间变化曲线；

耦合动力学模型构建单元，用于在所述扭曲轨道试验台的动力学仿真模型基础上，导入需要试验的车辆的动力学仿真模型，并设置车辆与扭曲轨道试验台之间的接触关系，得到车辆-扭曲轨道试验台的耦合动力学模型；

仿真模拟单元，用于根据每个作动器的抬高量随时间变化曲线，使所述耦合动力学模型动作，实现车辆在扭曲轨道上的仿真模拟。