1.一种轨道车辆柔性转向架蛇行运动分析方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立轮对有横移无摇头蛇形运动分析模型;
S2、建立轮对有横移有摇头蛇行运动分析模型;
S3、根据所述步骤S1和S2建立的模型建立一系悬挂的柔性转向架模型;
S4、根据所述步骤S3建立的一系悬挂的柔性转向架模型对柔性转向架蛇行运动进行分析。
2.如权利要求1所述的一种轨道车辆柔性转向架蛇行运动分析方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下分步骤:
S11、设定车轮向前滚动的角速度为ω,左轮接触点的滚动速度为vl,右轮接触点的滚动速度为vr,得到公式:
其中Rl为左轮接触半径,Rr为右轮接触半径;
S12、将摇头角速度 表示为:其中 为摇头中心o’距右侧接触点的距离,Ll为左轮接触点相对于轨道中心的横向距离,Lr为右轮接触点相对于轨道中心的横向距离。
S13、根据所述步骤S11和S12中的公式得到:S14、将轮对前进速度v0、左侧纵向蠕滑率ξxl和右侧纵向蠕滑率ξxr表示为:
3.如权利要求2所述的一种轨道车辆柔性转向架蛇行运动分析方法,其特征在于:所述步骤S2具体包括设定轮对有横移有摇头蛇行运动时摇头角为θ,车轮沿轨道运行速度vx=v0cosθ,轮对横移速度vy=v0sinθ,得到:其中x为车轮纵向位移,y为车轮横向位移。
4.如权利要求3所述的一种轨道车辆柔性转向架蛇行运动分析方法,其特征在于,所述步骤S3包括以下分步骤:
S31、分别设定A1,A2,A3,A4为一系弹簧和前后轮对的四个连接点,其中A1坐标为(‑Lb,LS),A2坐标为(‑Lb,‑LS),A3坐标为(Lb,LS),A4坐标为(Lb,‑LS);
S32、根据二维旋转矩阵得到一系钢簧位移表达式:其中 为构架的摇头角,xs1,ys1, 分别为后轮对的纵向位移、横向位移和摇头角,xs2,ys2, 分别为前轮对的纵向位移、横向位移和摇头角,xb,yb分别为构架的纵向和横向位移,x1,y1分别为后轮对左侧一系簧的纵向位移和横向位移,x2,y2分别为后轮对右侧一系簧的纵向位移和横向位移,x3,y3分别为前轮对左侧一系簧的纵向位移和横向位移,x4,y4分别为前轮对右侧一系簧的纵向位移和横向位移;
S33、令轮对质量为ms,轮对摇头转动惯量为Isz,构架质量为mb,构架摇头转动惯量为Ib,将构架动力学方程表示为:
其中kx为一系簧的纵向刚度,ky为一系簧的横向刚度;
S34、结合所述步骤S1和步骤S2中的式子,将柔性转向架前后轮对的纵向位移、横向位移和摇头角表示为:
5.如权利要求4所述的一种轨道车辆柔性转向架蛇行运动分析方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下分步骤:
S401、输入所需计算铁道车辆的一系簧的纵向刚度kx和一系簧的横向刚度ky;
S402、输入实际轨道型面和车轮踏面廓形坐标;
S403、通过矢量法计算不同轮对横移量和摇头角下的轮轨接触关系,得到不同轮对横移量y和摇头角θ下的左轮接触半径Rl、右轮接触半径Rr、Ll和Lr;
S404、由轮轨接触关系计算结果生成内容为左轮接触半径Rl、右轮接触半径Rr、Ll和Lr关于y和摇头角θ的函数的接触数表;
S405、根据所述步骤S33中的公式建立9自由度柔性转向架动力学模型;
S406、输入构架初始纵向位置x0、横向位置y0和初始摇头角θ0;
S407、输入构架积分步长dt和构架积分波长λ;
S408、将初始值代入所述步骤S33中的公式进行模型初始化;
S409、根据所述步骤S32中的公式计算一系弹簧位移;
S410、根据所述步骤S33中的公式计算轮对因一系悬挂产生的纵向加速度、横向加速度和摇头角加速度,并进行积分运算计算轮对因一系悬挂产生的纵向加速度、横向速度和摇头角速度;
S411、根据所述步骤S34中的公式,将轮对因一系悬挂产生的纵向加速度、横向加速度和摇头角加速度与所述步骤S2中的公式合并,求得轮对纵向速度、横向速度和摇头角速度;
S412、将轮对纵向位移、横向速度和摇头角速度进行积分运算,输出柔性转向架轮对纵向位移、横向位移和摇头角;
S413、判断前轮是否达到波长λ终点,若是,执行步骤S414,否则将构架向前移动ds距离后返回所述步骤S409;
S414、绘制轮对蛇形运动波长。