课题名称：基于主动差速器的独立轮对导向技术研究 1、选题意义和背景。 随着现代科学技术的发展，科技创新与科技研究的高速化普及，人们对交通生活的快捷性和高效性提出更高的要求。然而随着我国城镇化比例的大幅增加，交通拥堵性愈加严重，人们在交通出行方面花费的时间也不断增加，作为轨道交通新生力量的低地板面轻轨车辆，具有广阔的研究与应用前景，轻轨车不仅投资少、见效快而且对环境危害小，与此同时其对刚性轮对具有的不平稳震动及噪声等缺点均具有很好的控制作用口。独立轮对特有的结构形式使得其成为轻轨车实现小半径曲线通过W及低地板的主要解决途径，即左右车轮及其短轴都能够绕自身中也轴线独立的转动，取代通常的转动贯通的车轴，此时可tiA将独立轮对轻轨车辆的地板面高度降低到左右轮对的旋转车轴以下，即小于车轮半径。刚性轮对与独立轮对因其在结构上的不同，在运动机理上有很大的区别。刚性轮对的左右两车轮固接在一根车轴之上，具有相同的转矩及旋转角速度，对于这种结构形式，为保证列车能够顺利通过曲线轨道，轮对的踏面结构均设计为由内向外逐渐递减的锥形踏面，这一结构的设计方式加之轨道线路不平顺、轮轨在加工过程中出现的不可避免的安装误差等一系列的外界干扰因素，这些因素是引起轮对蛇行运动的主要原因。列车在直线轨道上运行时所具备的自动对中复位功能就是由于存在蛇行运动而实现的；同时，在曲线轨道上，刚性轮对主要依靠车轮踏面锥度产生的重力复原力和轮轨妇滑力来实现曲线的导向功能，即便如此，车辆在通过小半径曲线时，单纯的踏面锥度是不足补偿左右车轮所需要的运行距离差的，还会大幅度增加车轮与钢轨间的滑动作用力，导致了运动过程中会产生较大的轮轨磨耗及噪声。因为轨道车辆没有像汽车、飞机及轮船等现代载运工具那样，设置专口的可人为操作的转向系统，地板轻轨车完全依靠轮轨系统引导，与刚性轮对不同的是；独立轮对的左右两车轮均可W自由旋转，不受同步限制，所W不存在级向蠕滑力的作用，导致了其运行过程中，在直线运行不易对中，容易贴靠钢轨；在曲线上运行的冲角较大，容易发生轮缘贴靠。这样，独立轮对不仅轮缘磨耗大，其脱轨隐患也大。针对于独立轮对的主动导向功能的研究热点，重点关注工程应用，解决独立轮对对直线自动对中性能与曲线主动导向性能的综合需求，设计一种机械称合用的行星齿轮主动差速器装置，为左右车轮提供合理的转速差。利用SIMPACK建立差速独立轮对模型，结合SIMULINK的控制原理，进行多种运行条件的SIMAT动力学联合仿真，证明方案的正确性与可用性，使其实现在直线轨道上的自动对中性能，同时保证在弯道的主动导向性能，减少轮轨磨耗，降低列车脱轨的风险。针对于我国交通发展情况的需要，提出一种创新性的方案W解决独立轮对的主动导向这一难题，为我国的城市轨道交通的建设开拓更为广阔的应用前景。 2、论文综述/研究基础。 20世纪70年代到80年代，欧洲经过战后的经济在逐渐步入正轨的过程中，使高速列车及城轨交通飞速发展，独立轮对运行的稳定性再次引起了研究者们的热切关注。在这之后，德国亚探工业大学的FREDERICK教授创新性的发明设计了一种转向架结构，将其命名为EDFI （EinzelradDoppleFarhwerk）转向架，主要设计原理是左右侧方向的轮座均是由H角形的托架及对向构架的纵梁两者相互较接而连接在一起，这一研究得到了世界各国对独立轮对转向架技术的又一次高度关注；随后，FREDERICH教授又在原来的基础上，设计了一种自调节非动力牵引方式连接的径向转向架EEF化inzelrad Einzel Farhwerk），这一转向架，具有更优的性能；德国DUEWAG（杜瓦格）公司在FREDERICH教授研究成果的基础上进一步研制出另一种独立轮对转向架，并将其应用在ICE高速列车上随着独立轮对的不断研究与试验，国内外的研究学者对独立轮对的导向功能存在的世界性难题尝试并采取了各种解决方式，对于影响其导向性能的因素进行不断地分析与研究后，设计出了不同类型的独立轮对转向架的结构与连接方式，用于解决导向问题。 3、参考文献。 [1]赵波平，孔令瓶城市交通一中国面临的挑战机。城市规划，1999,23（3）：46-49 [2]李蒂，张丽平，黄运华。城市轻轨车辆发展及其应用前景[J].西南交通大学学报，2002：111-116 [3]李帝等。车轮称合方式发展及其导向机理的。机车电传动，2006,（3）：1-3 [4]任毅，李帝，黄运华。独立旋转车轮导向机理研究[J].机车电传动2009（1）： 25-28 [5]陈宁。欧洲轻轨车研究化国外铁道车辆，2000,37（2）：6-14 [6]李明。城市轻轨车辆选型及动力学性能研究[D].西南交通大学硕±论文，2004 [7]鲍维千独立车轮在低地板轻轨车辆上的应用町铁道车辆，2000,（38）：]15-119 [8]陈泽深独立车轮转向架的导向原理（1）。铁道机车车辆1998,（4）：1-11 [9]陈泽深独立车轮转向架的导向原理（2）町铁道机车车辆1999,（1）：16-22 [10]王德胜，杨建华。坦克行驶原理[M],北京，装甲兵工程学院，1999 [11]赵云生。低地板转向架分析[J].城市轻轨车辆，2000,12:1-3 [12]王欢，田合强，戴焕云。独立车轮动力转向架纵向称合蠕滑导向机理阴。中国铁道科学，2010,31（4）：63-66 [13]黄运华，李蒂，张丽平。独立轮对在捏轨车辆上的应用[J].交通运输工程学报，2001,1（2）：21-23 [14] TANIFUJI K-KOBAYASHI H. A study on effects of axle misalignment of a vehicle with independently rotating wheels。Journal of Mechanical Systems for Transportation and Logistics 2010,3（2）：443-456 [15] Dukkipati R.V. Independently rotating wheel system for railway vehicle--A state of art review。Vehicles System Dynamics 1992,21:297-230 [16] Elkin J.A. The performance of three-piece trucks equipped with independently rotating wheels[C]. Proceedings of I 1`“ IVASD Symposium,Kingston,ON,Aug. 1989:21-25 [17] Zaazaa K.E, Whitten B. 2007,Effect of independently rotating wheels on the dynamic performance of railroad vehicles[C]. Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition,Seattle,WA. [18] Suda Y. Improvement of high speed stability and curving performance by parameter control of trucks for rail vehicles considering independently rotating wheelsets and unsymmetric structure[J]. JSME Int.J, Ser. III, 1990,33:176-182 [19]黄运华，傅茂海，继玲，李帝。独立轮对发展及其应用前景机。电力机车与城轨车辆，2003,26（4）：8-9 [20J佐藤荣作（日）。独立车轮用踏面形状的研制[J].国外铁道车辆，2002,39（2） [21]SHEVTSOV IY MARKINE V.L ESVELD C. Optimal design of profile for railway vehicles[J]. Wear, 2005,258（7-8）：1002-1030
