[發(fā)明專利]列車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210101969.2
• 申請(qǐng)日: 2022-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114357630A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯勁松;高常君;楊婧;周宇航;許長(zhǎng)江;王云鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

1.一種列車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，其特征在于，包括多種仿真模型，每仿真模型包括動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元和接口單元，所述接口單元用于與待測(cè)試列車控制系統(tǒng)通信，動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元用于計(jì)算每輛車承受的作用力和動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)；所述仿真模型包括：

一維縱向動(dòng)力學(xué)模型：列車中每車輛具有一個(gè)自由度；

一維半實(shí)物縱向動(dòng)力學(xué)模型：列車中每車輛具有一個(gè)自由度；

多列車縱向動(dòng)力學(xué)模型：包括多個(gè)一維縱向動(dòng)力學(xué)模型，每個(gè)一維縱向動(dòng)力學(xué)模型用于一列車的仿真測(cè)試，列車中每車輛具有一個(gè)自由度；

基于粘著的縱向動(dòng)力學(xué)模型：包括四條輪對(duì)仿真單元和構(gòu)架車體仿真單元，每個(gè)輪對(duì)仿真單元均包括縱向平動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，構(gòu)架車體仿真單元具有縱向平動(dòng)自由度；

三維半實(shí)物動(dòng)力學(xué)模型：包括輪對(duì)仿真單元、構(gòu)架仿真單元、車體仿真單元，每個(gè)仿真單元均包括六個(gè)自由度。

2.如權(quán)利要求1所述的列車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，其特征在于，所述一維縱向動(dòng)力學(xué)模型、一維半實(shí)物縱向動(dòng)力學(xué)模型、多列車縱向動(dòng)力學(xué)模型、及基于粘著的縱向動(dòng)力學(xué)模型均包括：

加減車計(jì)算單元：用于進(jìn)行列車加減車狀態(tài)計(jì)算，確認(rèn)列車處于在線運(yùn)行狀態(tài)或停運(yùn)狀態(tài)；

輸入接口單元：與列車控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，獲取加減車計(jì)算單元、動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元仿真計(jì)算所需的數(shù)據(jù)，供動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)仿真模擬使用；

輸出接口單元：與列車控制系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、屏顯進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將獲得的加減車計(jì)算結(jié)果、動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果發(fā)送至相應(yīng)的測(cè)試輸出系統(tǒng)。

3.如權(quán)利要求2所述的列車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，其特征在于，所述動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元包括以下子單元之一或組合：

線路計(jì)算子單元：獲取列車運(yùn)行里程、線路道岔狀態(tài)、運(yùn)行方向，并確定列車所在的線路、seg區(qū)間及seg區(qū)間偏移量，確定列車所在線路公里標(biāo)位置，計(jì)算列車所在位置的線路附加阻力；

鉤緩計(jì)算子單元：獲取列車緩沖器磁滯特性曲線、線路上相鄰車輛之間的相對(duì)速度、相對(duì)位移，計(jì)算列車車間鉤緩作用力；

基本運(yùn)行阻力計(jì)算子單元：基于車輛質(zhì)量、實(shí)時(shí)速度，根據(jù)戴維斯公式，計(jì)算車輛的基本運(yùn)行阻力；

起動(dòng)基本阻力計(jì)算子單元：基于車輛質(zhì)量，計(jì)算各車輛的起動(dòng)阻力；

運(yùn)行方向子單元：根據(jù)列車控制系統(tǒng)給出的列車激活端信號(hào)、激活端方向手柄信號(hào)及線路上下行方向信息確定列車運(yùn)行方向；

復(fù)位計(jì)算子單元：根據(jù)列車加減車狀態(tài)變化計(jì)算控制量，用以對(duì)程序內(nèi)存留的列車前述仿真計(jì)算結(jié)果清零，或者，對(duì)程序仿真計(jì)算的積分模塊重置初始值；

各子單元的計(jì)算數(shù)據(jù)供動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)仿真使用；

所述模型還包括計(jì)算程序：根據(jù)運(yùn)行方向信號(hào)、質(zhì)量矩陣、初始狀態(tài)及基于動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元計(jì)算獲得的合力向量計(jì)算動(dòng)力學(xué)指標(biāo)信號(hào)。

4.如權(quán)利要求3所述的列車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，其特征在于，針對(duì)一維縱向動(dòng)力學(xué)模型和多列車縱向動(dòng)力學(xué)模型，所述動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元包括以下子單元進(jìn)一步包括：

牽引計(jì)算子單元：基于列車控制系統(tǒng)的牽引指令、牽引百分比，以及列車質(zhì)量，計(jì)算列車中每動(dòng)車的牽引力，或，基于制動(dòng)指令信號(hào)、制動(dòng)百分比信號(hào)、電制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)，計(jì)算列車中每動(dòng)車的電制動(dòng)力；

制動(dòng)計(jì)算子單元：根據(jù)列車控制系統(tǒng)給定的制動(dòng)指令信號(hào)、制動(dòng)百分比信號(hào)、列車質(zhì)量，以及，牽引計(jì)算子單元計(jì)算獲得的電制動(dòng)力，計(jì)算空氣制動(dòng)力。

5.如權(quán)利要求3所述的列車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，其特征在于，針對(duì)一維半實(shí)物縱向動(dòng)力學(xué)模型和基于粘著的縱向動(dòng)力學(xué)模型，所述輸入接口單元和輸出接口單元進(jìn)一步包括：

與牽引系統(tǒng)半實(shí)物仿真模型的通訊模塊：用于接收列車的牽引力矩或電制動(dòng)力矩，發(fā)送列車的運(yùn)行速度；

與制動(dòng)系統(tǒng)半實(shí)物仿真模型的通信模塊：用于接收列車的空氣制動(dòng)力矩，發(fā)送列車的運(yùn)行速度；

所述牽引力矩和制動(dòng)力矩來(lái)源列車牽引系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)的半實(shí)物仿真模型。

6.如權(quán)利要求3所述的列車動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，其特征在于，基于粘著的縱向動(dòng)力學(xué)模型，所述動(dòng)力學(xué)計(jì)算單元包括以下子單元進(jìn)一步包括：

一系懸掛作用力計(jì)算子單元：基于轉(zhuǎn)向架一系的縱向剛度和阻尼，以及輪對(duì)和構(gòu)架車體間的相對(duì)速度和相對(duì)位移，計(jì)算輸出一系懸掛作用力。