基于橫向載荷轉移量的客車側傾穩定性分析

王睿　李顯生　任園園　張浩　鄭雪蓮

摘要：針對客車側傾穩定性問題，建立了基于橫向載荷轉移七自由度動力學模型，并根據所獲得實車試驗數據驗證了所構建模型的合理性.根據所構建的具有橫向載荷轉移七自由度動力學模型進行了不同車速下轉向盤轉角階躍仿真，分析客車結構參數和車速對其側翻穩定性的影響.仿真結果表明：客車后輪驅動軸為側傾穩定性的危險車軸，當車速過高或前輪轉角過大時，后軸首先離地.增大各軸輪距、降低簧上質量質心高度、提高客車懸架側傾剛度，能夠有效的提高客車的側傾穩定性.

關鍵詞：客車；側傾穩定性；橫向載荷；轉移；動力學建模

中圖分類號：U462.3 文獻標識碼：A

因此，本文在對車輛進行受力分析時，針對簧上質量和簧下質量分別建立了坐標系，統一各變量的正負方向規定，建立考慮橫向載荷轉移的七自由度客車動力學模型，并驗證模型的有效性；進而分析車速、輪距、簧上質量質心高度和懸架側傾剛度等參數對其高速行駛穩定性的影響.

1橫向載荷轉移

通過圖5和圖6可看出，在相同的條件下，實際測試結果與仿真結果基本一致，波動變化趨勢基本吻合，數值的波動在允許的公差帶之間.這說明，仿真結果能代表車輛真實的運動情況，所建立的模型能夠代表車輛進行仿真研究.因此，該模型的建立基本符合實際要求.

4影響因素分析

選取國產某中型客車為仿真試驗車.令車速度為80 km/h，給定的方向盤轉角為90°.在不同車速下進行轉向盤轉角階躍仿真，分析客車結構參數和車速對其側翻穩定性的影響.方向盤轉角階躍輸入見圖7.

4.4懸架的側傾剛度對客車驅動軸橫向載荷轉移率的影響

懸架的側傾剛度對客車驅動軸橫向載荷轉移率的影響如圖13所示.通過分析可得，增加客車懸架的側傾剛度，可以在一定程度上降低車軸橫向載荷轉移率，降低了側翻的危險.所以，要提高整車的側傾穩定性，應該在合理的范圍內適當的提高客車懸架的側傾剛度.

5結論

對于客車側傾穩定性問題，在對車輛進行受力分析時，針對簧上質量和簧下質量分別建立了坐標系，建立了考慮橫向載荷轉移量的七自由度客車動力學模型，并且通過實車道路試驗驗證了所構建模型的有效性.

根據構建的理論模型，考慮車速、輪距、簧上質量質心高度和懸架側傾剛度等參數對側傾的影響，

進行了轉向盤角階躍轉向輸入下客車的側傾穩定性仿真.仿真結果表明，客車驅動軸為側傾穩定性的危險車軸，當車速過高或者前輪轉角過大時，該軸首先離地，導致車輛側翻.通過仿真分析在不同車速和結構參數情況下客車驅動軸載荷轉移率的變化情況，得出適當增大各軸輪距，降低簧上質量質心高度和提高客車懸架側傾剛度能夠有效地提高客車的側傾穩定性.

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