車輛軌道耦合的案例
考慮齒輪齒條動態激勵的山地齒軌車輛-軌道耦合動力學特性分析
CHEN 等[17-18]充分考慮輪齒誤差以及輪體變形的影響，提出了輪齒誤差以及齒間耦合效應影響下的齒輪時變嚙合剛度計算方法，構建了考慮齒間耦合效應的齒輪動力學仿真分析模型，揭示了齒間耦合效應對齒輪傳動動態響應的影響規律。
目前，山地齒軌鐵路的研究在我國尚處于起步階段，雖然國內多地規劃了齒軌線路，但至今還沒有一條線路建成投入使用，當前針對齒軌的研究也多停留在齒軌不同制式適用性、可行性等方面的調研分析上，鮮有針對齒軌系統動力學特性開展相關研究的報道。本文以山地齒軌交通車輛及軌道系統為研究對象，詳細考慮了齒輪齒條嚙合動態激勵，建立了齒軌車-軌耦合系統多體動力學模型，開展了齒軌車輛牽引爬坡條件下的動力學仿真分析，研究了坡道及行車速度等參數對齒軌嚙合動態特性、車輛運行安全性指標和平穩性指標的影響規律，為齒軌車輛動力學參數設計、齒軌結構參數設計、運營速度的合理確定等提供理論依據。
1 齒軌車輛-軌道耦合動力學模型
為研究齒軌車輛-軌道耦合系統動力學特性，本文基于車輛-軌道耦合動力學及齒輪系統動力學理論，建立了考慮齒輪齒條傳動系統動態特性的齒軌車輛-軌道耦合動力學模型，如圖 1 所示。該模型包括車體(Mc、Ic)、構架(Mt、It)、輪對(Mw、Iw)、齒輪(Mg、Ig)和齒條等主要部件，車體、轉向架構架、輪對等假設為剛體，具有 6 個方向的自由度；車體與轉向架通過二系懸掛連接(Ks、Cs)，構架與輪對通過一系懸掛連接(Kp、Cp)，一系、二系懸掛由等效線性剛度和阻尼力元模擬，且對稱布置于構架兩側；齒輪齒條嚙合通過嚙合剛度和阻尼等效(k、c)；齒條位于兩條鋼軌中間，通過彈簧阻尼支撐(Kc、Cc)；忽略齒輪支撐剛度，齒輪與車軸鉸接。
展開 基于Abaqus/Ansys全平臺的Simpack車輛-柔性軌道聯合仿真分析（含視頻教程）
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課程名稱：
《ABAQUS-Simpack車輛-柔性軌-浮置板耦合動力學20講》
購課鏈接：
ABAQUS-Simpack車輛-柔性軌-浮置板耦合動力學20講
https://www.yqgqt.org.cn/video/c15344
課程適合人群：
1.學習型仿真工程師
2.理工科院校學生
3.從事鐵路軌道交通、車輛工程等分析的工程師
4.Abaqus和Simpack軟件學習和應用者
課程講師：
名師昵稱：兮楓如秋
技術專長：兮楓如秋老師在軌道交通領域具有廣泛的知識儲備，擅長車輛軌道動力學編程、CAE有限元仿真及橡膠非線性分析，精通動力顯示積分求解，可以熟練運用Matlab、Abaqus、Ansys等工具進行結構動力學、地震分析及車軌、車橋、軌橋耦合分析，專業能力非常全面。
課程內容概覽：
課程涵蓋了Abaqus和Simpack在車輛-柔性軌-浮置板耦合動力學分析中的全面應用，包括Abaqus中柔性文件的建立過程、Simpack中柔性軌道和柔性體的編寫與生成方法、Simpack中車輛建立的詳細過程、剛柔耦合模型的搭接、不平順激勵文件的生成以及計算后處理等關鍵內容
1.ABAQUS中柔性文件的建立過程
柔性鋼軌的建模：詳細講解在Abaqus中如何建立柔性鋼軌的模型。
柔性鋼彈簧浮置板建模：介紹鋼彈簧浮置板的建模方法及其在Abaqus中的實現
2.Simpack中柔性軌道和柔性體的編寫與生成方法
柔性軌道.Ftr文件編寫：講解如何在Simpack中編寫柔性軌道的.Ftr文件。
展開 基于ANSYS APDL/GUI/Workbench全平臺的Simpack車輛-柔性軌道聯合仿真
繼創作《ABAQUS-Simpack車輛-柔性軌-浮置板耦合動力學20講》（圖1）獲得6327播放量后，小編“兮楓如秋”與“南有喬木，不可休思”再次合作，創作《基于ANSYS APDL/GUI/Workbench全平臺的Simpack車輛-柔性軌道聯合仿真》，本課程旨在擴展、優化、深入探討列車-線路耦合動力仿真實現技術在，為更多從事相關專業人員提供優質思路與技術支持。
圖1《ABAQUS-Simpack車輛-柔性軌-浮置板耦合動力學20講》
1. 課程內容簡介
本課程主要針對廣大ANSYS用戶量身定制，無論是對workbench，還是經典GUI界面，甚至APDL感興趣的用戶，均適用。
展開 車輛軌道耦合動力學abaqus建模及問題講解
模型建立過程講解
Abaqus 車輛～軌道～路橋耦合分析
最近做了一個路基凍脹曲線模擬，發現這個幅值的變化怎么也做不出來，有可以幫忙看一下什么問題嗎？下面圖片是論文做出來的效果。
軌道車輛制造商使用HyperWorks快速修改軌道車設計
行業：軌道車輛
挑戰：尋找修改軌道車設計的快速途徑
Altair 解決方案：利用HyperMesh輕松實現網格劃分
優點：最優設計擁有更多選擇 ；允許真實場景測試 ；節省大量時間，節省成本
背景介紹
美國鐵路機車工業公司（AmericanRailcarIndustries），總部設在密蘇里州圣查爾斯，主要從事設計制造商業軌道車，生產車輪以上的所有部件。客戶使用該公 司生產的車廂運輸各種液體和固體原材料，包括石油、煤炭、水泥、沙子、谷物和其他物質。他們的設計包括貨車車廂、吊船和料斗等。
挑戰
該公司在設計其“國內最強”汽車時必須牢記其運輸材料的特殊性。例如，氯具有很強的腐蝕性，且受聯邦和各州的法規限制。所以裝載它的車廂設計必須非常 穩定。與此同時，軌道車必須是具有成本競爭力，因此該公司旨在開發制造成本最低的設計，以提供高性價比。
“如果我們能拿出最低的成本和最高效的結構，我們就有一個高效的設計”，美國軌道車輛結構工程師SpencerAshie-Winns解釋說，“因為導軌限制車輛不能超過22萬磅。如果我們的車廂結構重量為100,000磅，那么客戶可以運輸120,000 磅商品。如果競爭對手可以開發75,000磅的車，那么客戶就可以拖拉145,000磅商 品。因此，客戶正在尋找底線，這推動了創新，所以只有用極具競爭力的成本開發最好的產品”。
Ashie-Winns和他的工程團隊已經利用有限元分析軟件多年，但該軟件的局限 性已經開始減緩他們的創新流程。例如，他們為不同類型的車保持基本車型，而不同的用戶要求根據他們運輸的特定貨物而定制車輛。因此，工程師必須在不同的負載情況下重新運行模型。
展開 軌道車輛制造商使用HyperWorks快速修改軌道車設計
軌道車輛制造商使用HyperWorks快速修改軌道車設計
項目介紹
美國鐵路機車工業公司（American Railcar Industries），總部設在密蘇里州圣查爾斯，主要從事設計制造商業軌道車，生產車輪以上的所有部件。客戶使用該公司生產的車廂運輸各種液體和固體原材料，包括石油、煤炭、水泥、沙子、谷物和其他物質。他們的設計包括貨車車廂、吊船和料斗等。
挑戰
該公司在設計其“國內最強”汽車時必須牢記其運輸材料的特殊性。例如，氯具有很強的腐蝕性，且受聯邦和各州的法規限制。所以裝載它的車廂設計必須非常穩定。與此同時，軌道車必須是具有成本競爭力，因此該公司旨在開發制造成本最低的設計，以提供高性價比?！叭绻覀兡苣贸鲎畹偷某杀竞妥罡咝У慕Y構，我們就有一個高效的設計”，美國軌道車輛結構工程師Spencer Ashie-Winns解釋說，“因為導軌限制車輛不能超過22萬磅。如果我們的車廂結構重量為100,000磅，那么客戶可以運輸120,000磅商品。如果競爭對手可以開發75,000磅的車，那么客戶就可以拖拉145,000磅商品。因此，客戶正在尋找底線，這推動了創新，所以只有用極具競爭力的成本開發最好的產品”。Ashie-Winns和他的工程團隊已經利用有限元分析軟件多年，但該軟件的局限性已經開始減緩他們的創新流程。
例如，他們為不同類型的車保持基本車型，而不同的用戶要求根據他們運輸的特定貨物而定制車輛。因此，工程師必須在不同的負載情況下重新運行模型。“用以前的軟件，我們不得不做全局修改，相當于回到起點，刪除網格，然后重新劃分網格，并且要特別注意網格節點的連接關系。”Ashie-Winns說，“如果有多處變化，這將是非常繁瑣的事情。另外，如果試圖旋轉模型，那簡直就是一場噩夢?！贝送?，該公司將做越來越多涉及結構動力學的項目。
展開 軌道車輛制造商使用HyperWorks快速修改軌道車設計
項目介紹
美國鐵路機車工業公司（American Railcar Industries），總部設在密蘇里州圣查爾斯，主要從事設計制造商業軌道車，生產車輪以上的所有部件。客戶使用該公司生產的車廂運輸各種液體和固體原材料，包括石油、煤炭、水泥、沙子、谷物和其他物質。他們的設計包括貨車車廂、吊船和料斗等。
挑戰
該公司在設計其“國內最強”汽車時必須牢記其運輸材料的特殊性。例如，氯具有很強的腐蝕性，且受聯邦和各州的法規限制。所以裝載它的車廂設計必須非常穩定。與此同時，軌道車必須是具有成本競爭力，因此該公司旨在開發制造成本最低的設計，以提供高性價比?！叭绻覀兡苣贸鲎畹偷某杀竞妥罡咝У慕Y構，我們就有一個高效的設計”，美國軌道車輛結構工程師Spencer Ashie-Winns解釋說，“因為導軌限制車輛不能超過22萬磅。如果我們的車廂結構重量為100,000磅，那么客戶可以運輸120,000磅商品。如果競爭對手可以開發75,000磅的車，那么客戶就可以拖拉145,000磅商品。因此，客戶正在尋找底線，這推動了創新，所以只有用極具競爭力的成本開發最好的產品”。Ashie-Winns和他的工程團隊已經利用有限元分析軟件多年，但該軟件的局限性已經開始減緩他們的創新流程。
例如，他們為不同類型的車保持基本車型，而不同的用戶要求根據他們運輸的特定貨物而定制車輛。因此，工程師必須在不同的負載情況下重新運行模型。“用以前的軟件，我們不得不做全局修改，相當于回到起點，刪除網格，然后重新劃分網格，并且要特別注意網格節點的連接關系。”Ashie-Winns說，“如果有多處變化，這將是非常繁瑣的事情。另外，如果試圖旋轉模型，那簡直就是一場噩夢?！?/span>
展開 精確模擬軌道車輛噪聲以實現靜音行駛和舒適出行
COVID-19幾乎破壞了全世界的每個經濟體，很可能無限期地改變我們的日常生活，在這個最敏感的經濟時期，為疫情期間的乘客提供舒適和愉悅的乘坐環境對于車輛研制和鐵路運營公司至關重要。無論是旅客出行還是貨物運送，軌道車輛都必須將噪音降至最低，以免干擾周圍的生態系統。
VA One是用于振動聲學分析和設計的單一綜合軟件平臺和環境，是中車系統研究和工程部門廣泛應用于城市軌道交通車輛和高鐵動車組噪聲與振動仿真分析的核心工具。它使工程師可以在設計周期的早期進行準確的預測性噪聲和振動設計評估，以達到產品性能目標。用戶可以滿足苛刻的設計要求與規范，確保在受益于多學科開發環境的需求時就可以做出工程決策。本期將介紹基于VA One軟件平臺如何有效的開展軌道車輛的噪聲設計工作、如何能夠精確模擬軌道車輛噪聲水平，滿足駕乘人員的出行舒適性和安全性。
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當您還是個孩子時，您希望在乘坐火車與同伴一起沖向遙遠冒險的過程中聽到各種撞擊聲、尖叫聲和碰碰碰碰的聲音。然而，當你長大成人后，你可能希望在乘坐火車時保持沉默，一個人安安靜靜的坐著欣賞窗外的風景，或與你的客戶和老板進行遠程會議，這個時候，你是很不情愿讓吵鬧的火車與你同行的。
展開 WMG利用3D仿真演示新款超輕軌道車輛
據外媒報道，英國華威大學制造工程學院演示了一款創新型超輕軌道車輛（Very Light Rail，VLR）的3D仿真，該車輛專為考文垂市議會研發。
該款VLR車輛采用電池驅動，最多可搭乘50名乘客，目前由英國華威大學制造工程學院與Transport Design International（TDI）聯合研發，而另一家位于考文垂的RDM公司則計劃于2020年的年中制造首輛測試車輛。
該項目的最終目標是在考文垂市的街道上投放自動駕駛車輛，供乘客自由上下車。該項目獲得了英國政府當地成長基金——西米德蘭茲郡綜合管理局（WMCA）Devolution Deal的投資，資金總額約為1500萬英鎊。
據考文垂市議會透露，該款電動車的技術無需用到高架纜線（overhead cables）。為此，相較于傳統的有軌電車系統，其引入成本更便宜，難度也更低。
WMG的Darren Hughes表示：“考文垂輕軌系統具有創新性，將各行業內的多項技術相融合，旨在為考文垂市交付一款低成本、環保、可持續的公交方案。”
區議員Jim O’Boyle補充道：“考文垂擁有雄厚的車輛制造傳統，本市將繼續引領未來的交通發展。該款超輕軌道車輛將無人駕駛與車聯網技術相融合，創建了新款突破性方案，旨在滿足未來的交通需求。該方案的安全性及環保性將上升，我希望能借此繼續為本地民眾提供新的工作機會?！?/span>
展開 高速列車-橋梁-軌道聯合仿真難點分析講解（含23講詳細視頻教程）
在高速鐵路橋梁軌道聯合仿真中，車輛、橋梁、軌道三者的耦合作用非常復雜。其中，車輛與軌道之間的耦合作用是其中的關鍵問題。
高速列車運行在橋梁上時，車輛和軌道之間的耦合作用會明顯增加。從模型上看，這種耦合作用可分為兩種：一種是“車橋耦合”，即列車通過橋梁時，橋梁和軌道會產生相互作用；另一種是“軌-橋-車”耦合，即列車通過橋梁時，橋梁和軌道也會產生相互作用。
下面就從高速列車-橋梁-軌道聯合仿真的不同難點進行分析。
橋梁與軌道模型的建立
高速列車與橋梁之間的相互作用主要體現在三個方面：一是橋梁結構對軌道結構的影響；二是橋梁結構對車輛的影響；三是車輛對橋梁結構的影響。為了合理地考慮這三個方面，就需要建立三種模型，即車輛-軌道-橋梁模型。這三種模型中，第一種是較為常見的，即以梁橋作為車輛和軌道的相互作用單元。
第二種是在第一種模型基礎上，添加一個鋼軌單元，用于模擬軌道的作用。
第三種是將鋼軌、扣件等非線性構件作為彈性構件來模擬車輛和橋梁。其中，前兩種方法分別采用了梁橋和軌道的有限元模型，而第三種方法則是在梁橋和軌道結構中添加一個彈性構件來模擬車輛和軌道。
軌道幾何非線性問題
在高速鐵路橋梁軌道聯合仿真中，為了解決車輛-軌道-橋梁的耦合問題，必須考慮軌道的幾何非線性問題。幾何非線性包括材料非線性、幾何不平順和接觸非線性。
材料非線性主要是由于線路的材料特性和列車運行時產生的振動特性，以及溫度變化等因素引起的軌道結構的變形、剛度和阻尼特性的變化。對于不同類型的軌道，其剛度和阻尼特性是不一樣的，因此在仿真計算中必須考慮軌道系統的非線性特性。
對于軌道結構的幾何不平順，包括軌道高低、水平、軌向和軌距不平順，以及這些不平順疊加所引起的各種波型。在建模時必須考慮這些不平順對車輛-軌道-橋梁耦合系統動力學性能的影響。
展開 
精確模擬軌道車輛噪聲以實現靜音行駛和出行
因此，工程師可以使用VA One提供的這些信息來優化聲學空間中的功能，以有效的開展軌道車輛的艙內噪聲設計工作。
文章來源Prosynx
2006年會msc.dyran--軌道車輛結構被動安全分析
軌道車輛結構被動安全分析
軌道車輛結構被動安全分析.pdf
鐵路輪軌關系領域-參考教材
(z-lib.org).pdf
Kalker - 1990 - Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contac.pdf
Lewis_Olofsson_2009_Wheel—rail interface handbook.pdf
車輛-軌道耦合動力學,翟婉明著,北京：中國鐵道出版社_10473750.pdf
接觸力學與摩擦學的原理及其應用 (（德）波波夫著) (Z-Library).pdf
車輛-軌道耦合動力學 第4版 上,翟婉明著,北京：科學出版社_13693782.pdf
材料本構關系理論講義,朱兆祥著,北京：科學出版社_13678743.pdf
軌道動力學,練松良編著,上海：同濟大學出版社_11206741.pdf
鐵道機車車輛結構強度,米彩盈編著,成都：西南交通大學出版社_12031094.pdf
展開 利用HyperWorks和ProductDesign為軌道車輛開發創新的新型安全系統
優點：達到所有性能目標；最小化軌道車輛的額外新增成本和重量；系統不會對現有的駕駛艙造成任何妨礙
項目介紹
火車與火車之間的碰撞可能不常見，但一旦發生，造成的沖擊是巨大的， 對于通常都沒有任何防護的鐵路工程師們則更是一場災難。軌道車頭的內部建構可以承受中等到強烈的沖擊，但工程師操作臺則幾乎沒有保護，使工程師承受可能會危及生命的沖擊傷害。
Sharma & Associates (SA)為鐵路行業提供工程解決方案。專門從事鐵路 機械和基礎設施工程，以及汽車和消費電子行業的機械工程項目。自1995年起，SA便一直為客戶提供了安全、有效且高效的解決方案，服務的客戶包括美國鐵路管理局(FRA)、美國鐵路協會(AAR)、鐵路與運輸機構、軌道車輛制造商和軌道車輛組件制造商。
SA與美國國家運輸機構VOLPE合作。VOLPE隸屬于美國運輸部，旨在幫助運輸社區預測技術、運營和體制事務中新產生的問題，他們與公共和私人組織合作，共同滿足運輸行業內的需求。 SA 開始對構建一個工程師保護系統 (EPS)概念開展研究，并將此作為VOLPE資助活動進行申請。
挑戰
當時， SA 不熟悉必要的安全要求、可用的系統或沖擊環境的總體性能協調，因此需要一個合作伙伴來幫助開發新的系統。該團隊已通過使用 HyperWorks仿真套件而與Altair建立了積極的合作關系，所以他們與Altair進 行了聯系，了解是否可在碰撞情景和人員受傷條件的知識上提供協助。 SA 選擇了 Altair ProductDesign來幫助進行一項為鐵路駕駛室開發EPS研究項目， 目的是在撞車后工程師撞擊到駕駛室內的設備時能更好地保護他們的頭部、胸部、頸部和雙腿。要取得成功必須做到：EPS不能由工程師觸發，并且不能影響工程師進出控制車。
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