[发明专利]列车动力学实时仿真平台

说明书

一种列车动力学实时仿真平台，包括多种仿真模型，每种仿真模型包括仿真动力学计算单元和接口单元，所述接口单元用于与待测试列车的列车控制系统、监控系统、屏显等通信，所述动力学计算单元用于计算每车辆承受的作用力和动力学性能指标。其仿真模型包括：一维纵向动力学模型；一维半实物纵向动力学模型；多列车纵向动力学模型；基于粘着的纵向动力学模型；三维半实物动力学模型；仿真平台中的每种动力学实时仿真模型，尽可能做出符合线路和列车结构的模拟，满足列车各种仿真试验对动力学仿真环境的需求，达到通用的效果。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，涉及一种列车用动力学实时仿真平台。

背景技术

现代铁路客车系统，在上线运营前，需要进行大量的试验。其中虚拟性能测试作为一种便捷、节省时间、节省费用的有效试验方式，是列车实车试验的切实有效的补充。为确保试验的准确性以及试验方案的顺利进行，根据试验目的，需要搭建适合的列车动力学模型，模拟列车系统在线路上试验的场景。试验项点不同，需要的动力学模型也不同。

专利CN110928272A公开了一种高速列车轮对的局部蠕滑故障的注入方法及系统，具体公开了动车轮对不同故障下蠕滑系数不同带来的轮对不同的运行状态。但是专利中轮对的运行角速度求解采用电机侧输出机械角速度通过驱动系统核轮对参数换算得到，故只适用于动车车辆，而且不能模拟高速列车轮对空气制动状态下局部蠕滑故障下轮对的运行状态，适用情景单一。

文章《车轮防滑系统硬件在环仿真平台设计》中利用的动力学模型为制动过程种带有蠕滑计算的纵向动力学模型，但是列车零速牵引起动过程中的起动基本阻力则没有考虑，故不适用于列车起动过程的计算。

从上述说明可以看出，目前列车实时仿真计算中利用到的动力学模型存在如下问题：

(1)不同的试验需要不同的动力学模型，模型作为试验的一部分而存在，不是一个独立的部分，脱离了既有的试验环境，不适用于其他的试验。

(2)动力学模型的功能比较单一。单一测试平台可实现的测试功能单一，仅使用单一类型的列车动力学系统，不能作为通用的动力学模型。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种集成多种动力学模型的列车动力学实时仿真平台。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种列车动力学实时仿真平台，包括多种仿真模型，每仿真模型包括动力学计算单元和接口单元，所述接口单元用于与待测试列车控制系统通信，动力学计算单元用于计算每辆车承受的作用力和动力学性能指标；所述仿真模型包括：

一维纵向动力学模型：列车中每车辆具有一个自由度；

一维半实物纵向动力学模型：列车中每车辆具有一个自由度；

多列车纵向动力学模型：包括多个一维纵向动力学模型，每个一维纵向动力学模型用于一列车的仿真测试，列车中每车辆具有一个自由度；

基于粘着的纵向动力学模型：包括四条轮对仿真单元和构架车体仿真单元，每个轮对仿真单元均包括纵向平动自由度和转动自由度，构架车体仿真单元具有纵向平动自由度；

三维半实物动力学模型：包括轮对仿真单元、构架仿真单元、车体仿真单元，每个仿真单元均包括六个自由度。

本发明一些实施例中，所述一维纵向动力学模型、一维半实物纵向动力学模型、多列车纵向动力学模型、及基于粘着的纵向动力学模型均包括：

加减车计算单元：用于进行列车加减车状态计算，确认列车处于在线运行状态或停运状态；

输入接口单元：与列车控制系统进行数据通信，获取加减车计算单元、动力学计算单元仿真计算所需的数据，供动力学仿真平台仿真模拟使用；