轮轨接触点计算方法技术

本公开提供了一种轮轨接触点计算方法，包括以下步骤：S1、轮轨局部坐标系及全局坐标系选择；S2、轮对姿态描述方式选择；S3、车轮、钢轨廓形分段拟合；S4、轮轨廓形穿透量计算；S5、获得轮轨接触点位置，其中，步骤S2采用欧拉参数。本方法采用基于廓形拟合的迹线法的技术路线，通过在轮对姿态描述方式选择环节采用欧拉参数替代欧拉角，提高了轮轨接触点求解算法姿态描述的通用性，解决欧拉角奇异问题，使其能方便地集成到多体动力学求解中。便地集成到多体动力学求解中。便地集成到多体动力学求解中。

【技术实现步骤摘要】
轮轨接触点计算方法


[0001]本公开涉及轨道车辆轮轨接触分析领域，尤其涉及一种轮轨接触点计算方法。

技术介绍

[0002]轮轨接触点计算是机车车辆动力学计算中重要且不可或缺的重要环节，目前接触点计算方法主要分为两个大类，基于网格的枚举法和基于廓形拟合的迹线法。基于网格的枚举法计算速度相对更慢，但对于磨耗后复杂廓形适用范围更广；基于廓形拟合的迹线法，计算速度更快，适用于实时计算，但适应廓形范围受限。
[0003]现有技术中的基于廓形拟合的迹线法，轮对姿态描述方式选择环节采用欧拉角方式，会存在出现欧拉角奇异的问题；轮轨廓形穿透量最大值计算环节采用插值法，会有获得的接触点存在误差的问题。
[0004]基于此，现有技术仍然亟待改进。

技术实现思路

[0005]本公开所要解决的一个技术问题是：提供了一种轮轨接触点计算方法，采用基于廓形拟合的迹线法的技术路线，通过在轮对姿态描述方式选择环节采用欧拉参数替代欧拉角，提高了轮轨接触点求解算法姿态描述的通用性，解决欧拉角奇异问题，使其能方便地集成到多体动力学求解中。
[0006]为解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种轮轨接触点计算方法，包括以下步骤：S1、轮轨局部坐标系及全局坐标系选择；S2、轮对姿态描述方式选择；S3、车轮、钢轨廓形分段拟合；S4、轮轨廓形穿透量计算；S5、获得轮轨接触点位置，其中，步骤S2采用欧拉参数。
[0007]在一些实施例中，步骤S4采用廓形拟合曲线导数信息迭代法。
[0008]在一些实施例中，步骤S2采用3
‑1‑
3的旋转顺序，转动顺序为先摇头后侧滚。
[0009]在一些实施例中，S2步骤中欧拉参数计算公式为：
[0010][0011]其中：θ0、θ1、θ2和θ3为欧拉参数，φ为侧滚角，ψ为摇头角。
[0012]在一些实施例中，步骤S2中坐标转换矩阵为：
[0013][0014]在一些实施例中，步骤S4包括以下分步骤：
[0015]S4.1、轮轨廓形函数分段匹配点对计算；
[0016]S4.2、轮轨廓形穿透量最大值计算。
[0017]在一些实施例中，
[0018]步骤S4.1中轮对潜在接触点为C(h
w
(yw)sinα,yw,h
w
(yw)cosα),其中：α为超前角或者滞后角、h
w
为车轮廓形不同位置的滚动圆半径，yw为轮对局部坐标系的横向坐标。
[0019]在一些实施例中，超前角或者滞后角α计算公式为：
[0020][0021]在一些实施例中，步骤S4.1中轮对廓形上的点在全局坐标系下的坐标C
wg
为：
[0022]C
wg
＝T
T
C+{0,Y
wg
,Z
wg
}
[0023]其中：Y
wg
和Z
wg
分别为轮对全局坐标下的横向和垂向位移。
[0024]在一些实施例中，步骤S4.2包括以下分步骤：
[0025]通过S3步骤获得轮轨廓形分段拟合函数，轮轨廓形穿透量为d(y
w
)，其导数为d
′
(y
w
)，其中：y
w
为轮对局部坐标系横坐标；
[0026]采用牛顿迭代法选取穿透范围的重点Y0，计算其d
′
(Y0)，并计算其横坐标增量Δ0，计算Y1＝Y0+Δ0；然后再计算其d
′
(Y1)，并计算其横坐标增量Δ1，计算Y2＝Y1+Δ1，不断循环此过程，直至满足容差，获得最大值d(Y
N
)及轮对廓形局部坐标下的横坐标Y
N
。
[0027]根据上述技术方案，本公开提供的提供了一种轮轨接触点计算方法，方法采用基于廓形拟合的迹线法的技术路线，通过在轮对姿态描述方式选择环节采用欧拉参数替代欧拉角，提高了轮轨接触点求解算法姿态描述的通用性，解决欧拉角奇异问题，使其能方便地集成到多体动力学求解中；通过利用廓形拟合曲线导数信息的迭代法进行轮轨廓形穿透量最大值计算，可以更精确得获得最大穿透量及接触点位置。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本公开的新型轮轨接触点计算方法方框图；
[0030]图2是本公开的轮轨廓形穿透量计算子流程方框图；
[0031]图3是本公开的轮轨廓形穿透量最大值横坐标迭代计算方法模型图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
[0033]本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对
布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0034]需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0035]此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。
[0036]还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。
[0037]本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮轨接触点计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、轮轨局部坐标系及全局坐标系选择；S2、轮对姿态描述方式选择；S3、车轮、钢轨廓形分段拟合；S4、轮轨廓形穿透量计算；S5、获得轮轨接触点位置，其中，所述步骤S2采用欧拉参数。2.根据权利要求1所述的轮轨接触点计算方法，其特征在于，所述步骤S4采用廓形拟合曲线导数信息迭代法。3.根据权利要求2所述的轮轨接触点计算方法，其特征在于，所述步骤S2采用3
‑1‑
3的旋转顺序，转动顺序为先摇头后侧滚。4.根据权利要求3所述的轮轨接触点计算方法，其特征在于，所述步骤S2中欧拉参数计算公式为：其中：θ0、θ1、θ2和θ3为欧拉参数，φ为侧滚角，ψ为摇头角。5.根据权利要求4所述的轮轨接触点计算方法，其特征在于，所述步骤S2中坐标转换矩阵为：6.根据权利要求5所述的轮轨接触点计算方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：S4.1、轮轨廓形函数分段匹配点对计算；S4.2、轮轨廓形穿透量最大值计算。7.根据权利要求6所述的轮轨接触点计算方法，其特征在于，所述步骤S4.1中轮对潜在接触点为C(h
w
(yw)sinα,yw,h
w
(yw)cosα),其中：α为超前角或者滞后角、h
w
为车轮廓形不同位置的滚动圆半径，yw为轮对局部坐标系的横向坐标。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔潇，桂安富，贾成宏，柳占宇，项盼，杨帆，芮斌，林景东，王松，何凡，
申请(专利权)人：中车大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：