ПЗ (1221004), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Идентификаторы CouplingBase и Mass применяются в Мастере создания поезда, которые представлены на рисунке 3.1. Их значения задаются в соответствующих колонках. Важно, то, что идентификатор Mass задает полную массу всего экипажа, т.е. сумму всех тел, входящих в модель экипажа.
Идентификатор VehicleBase задает шкворневую базу экипажа.
Идентификатор Throttle_Position задает номер позиции контроллера машиниста в модели локомотива. Экипаж будет идентифицирован как локомотив только, если в его составе присутствует данный идентификатор.
Любая модель должна содержать две точки связи FrontCouplingPoint и RearCouplingPoint, первая из них используется для связи с предыдущим экипажем, а вторая используется для связи с трехмерными экипажами, добавленными в модель поезда.
Любая модель экипажа должна содержать тело с именем Vehicle, к которому прикладываются внешние силы. Если модель содержит только это тело, то его масса должна быть задана идентификатором Mass.
Тело с именем Liquid должно присутствовать в модели, если создается модель вагона–цистерны, которая будет использовать встроенные в ПК УМ модели жидкости, параметры которых настраиваются на соответствующих закладках [2].
3.3 Модель экипажа
В каталоге баз данных ПК УМ выбираем подкаталог Locomotives (каталог для хранения моделей локомотивов) с опытной моделью, общий вид которой представлен на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 – Опытная модель локомотива в UM Input
Данная модель состоит из одного тела с наименование Vehicle, нескольких графических образов, поступательного шарнира – jVehicle и одной биполярной силы – RearCoupling.
Параметры тела Vehicle, который представляет собой весь экипаж, представлены на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Параметры тела Vehicle
Тело с именем Vehicle должно обязательно присутствовать в модели. К этому телу прикладываются внешние силы сопротивления движению и силы торможения. В данном случае в инерционных параметрах тела задана только масса, так как у тела нет вращательных степеней свободы. Масса задана с помощью обязательного для модели экипажа идентификатора Mass, который был представлен в таблице 3.1.
Помимо параметров тела Vehicle модель экипажа должна иметь две обязательные точки связи, которые указывают на места прикрепления автосцепок. Внешний вид точек связи тела Vehicle показан на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 – Точки связи тела Vehicle
Для связи одномерных моделей экипажей передняя точка прикрепления FrontCouplingPoint, к которой крепится автосцепка предыдущего экипажа. Задняя точка RearCouplingPoint используется для связи с трехмерными экипажами. Данные точки крепления могут принадлежать любому телу в модели экипажа. В опытной модели обе точки связи принадлежат телу Vehicle.
Также модель экипажа имеет поступательный шарнир jVehicle, параметры которого представлены на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 – Параметры шарнира jVehicle
Теперь опытная модель локомотива полностью параметризована. Список идентификаторов, представленных в модели, показан на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7 – Идентификаторы модели
Идентификаторы CouplingBase, задающий базу экипажа по автосцепкам, VehicleBase, задающий шкворневую базу локомотива, и throttle_position, задающий позицию контроллера, являются обязательными.
Кроме того, в модель добавлена шарнирная сила sbTraction, которая моделирует силу тяги. Тип этой шарнирной силы задан как Список характеристик. Данный тип силы позволяет задавать зависимость силы от координаты, скорости или времени набором кривых. Поле Идентификатор кривой задает идентификатор, по значению которого будет выбираться кривая из списка. Значение
1 обозначает первую кривую, 2 – вторую кривую и т.д. Присваивание нуля идентификатору обозначает нулевую силу (для локомотива – режим выбега). Идентификатор throttle_position задает позицию контроллера машиниста. Присваивая данному идентификатору номер кривой, можно выбирать тяговую характеристику.
Важно иметь в виду, что создание идентификатора позиции контроллера (throttle_position) – обязательный шаг для тяговой единицы. Без него данная модель экипажа не будет определена программой как локомотив.
Если нет необходимости моделировать силу тяги, но важно, чтобы модель определялась как локомотив, например, для режима движения по профилю скорости, то следует ввести идентификатор throttle_position фиктивно, то есть просто добавить его в список идентификаторов [2].
Внешний вид поля задания силы тяги при помощи шарнирной силы sbTraction показан на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 – Задание силы тяги
В опытной модели тяговый момент задается с помощью набора зависимостей силы тяги, развиваемой одной секцией локомотива, от скорости продольного движения при различных положениях контроллера. Характеристики вводятся поточечно в виде отдельных кривых в порядке, соответствующем номерам положений контроле (1…N).
Внешний вид зависимости силы тяги от скорости показан на рисунке 3.9.
Рисунок 3.9 – Тяговая характеристика
Так как для величин скоростей движения, значение которых выходят за границы абсцисс введенных точек, применяется экстраполяция, то следует доводить тяговые характеристики до ограничений (по скорости, мощности или сцеплению) либо до нуля с указанием как минимум двух точек с соответствующей ординатой (чтобы в конце кривой получился отрезок, лежащий на линии ограничений или на оси абсцисс). Это следует делать даже, если в технической характеристике кривые не доведены до ограничений или нуля, для того, чтобы избежать таких ошибок, как, например, появление отрицательной силы тяги на малых позициях контроллера машиниста при большой скорости движения, где кривая в технической характеристике уже может быть не задана, а экстраполяция даст отрицательную силу. С другой стороны в ПК УПМ возможно вводить любые нужные характеристики, например, без ограничений по скорости. В этом случае необходимо будет внимательно следить за корректностью получаемых результатов.
Помимо тяговых характеристик опытной модели экипажа, необходимо реализация биполярной силы, моделирующей межвагонную связь со следующем экипажем – RearCoupling. Так для грузовых вагонов данная биполярная сила (RearCoupling) моделирует автосцепное устройство и два поглощающих аппарата. Параметры биполярной силы модели показаны на рисунке 3.10.
Рисунок 3.10 – Параметры биполярной силы RearCoupling
Межвагонные соединения в модели поезда в UM Train представляют собой силовой элемент, моделирующий поведение всего набора ударно-тяговых устройств, соединяющих два соседних вагона. Так для грузового вагона данная модель включает в себя как минимум два последовательно установленных поглощающих аппарата.
В терминах ПК УМ межвагонные соединения моделируются биполярными элементами. Такая биполярная сила может быть задана непосредственно в модели экипажа (обязательно с названием RearCoupling).
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ ДИНАМИКИ ПОЕЗДА В МОДУЛЕ TRAIN ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
4.1 Использования инспектора моделирования поезда в UM Simulation
После того как модель поезда собрана с помощью Мастера создания поезда и откомпилирована в программе ввода UM Input, необходимо приступить к этапу – исследования продольной динамики поезда в программе моделирования UM Simulation. Для этого необходимо в UM Simulation. открыть собранную модель.
Параметры моделирования динамики рельсового экипажа задаются с использованием окна Инспектора моделирования объекта, внешний вид которого показан на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Инспектор моделирования
В данном окне выбирается закладка Поезд. На этой закладке располагаются еще несколько закладок:
- настройки – общие настройки модели поезда;
- тяга – настройки режимов тяги;
- торможение – настройка тормозной системы;
- инструменты – инструменты подготовки данных для задания режимов тяги.
На закладке Настройки располагаются закладки, Путь, Сопротивление, Положение экипажей, Наливной состав, Идентификация. Их положение показано в окне Инспектора моделирования на рисунке 4.1.
Так закладка Путь позволяет устанавливать параметры пути.
На закладке Сопротивление задаются силы основного сопротивления движению поезда и дополнительное сопротивление при движении в кривой.
В закладке Положение экипажей задается положение первого экипажа и положение трехмерных моделей экипажей (модуль UM Train 3D).
Закладка Наливной состав доступна, если в модели поезда присутствуют наливные цистерны. На этой закладке настраиваются модели продольных колебаний цистерны с жидкостью.
Закладка Идентификация для тяговых единиц указывается идентификаторы, задающие позиции контроллера машиниста [2].
4.1.1 Настройка параметров пути
Параметры железнодорожного пути, по которому движется поезд, настраиваются на закладке Путь, которая показана на рисунке 4.1.
В данной закладке создается макрогеометрия, которая позволяет подгрузить файл с вертикальным и горизонтальным профилем железнодорожного пути.
Файл макрогеометрии пути используется в следующих случаях:
- геометрия пути в плане отличается от прямой, отдельной или S-образной кривой и не является отдельным стрелочным переводом;
- учитывается макрогеометрия пути по вертикали, то есть подъемы и спуски.
Файл макрогеометрии может содержать любое число кривых, прямых участков, обыкновенных стрелочных переводов, значения коэффициентов трения на отдельных участках, а также произвольно заданный вертикальный профиль.
Элементами профиля пути являются уклоны (подъёмы и спуски) и площадки (горизонтальный элемент, уклон которого равен нулю). Граница смежных элементов называется переломом профиля. Расстояние между смежными переломами профиля пути образует элемент профиля.
В ПК УМ реализована возможность движения в правой, левой и S-образной кривых. Возможно также задание простой кривой, включающей две переходные кривые (вход и выход) и участок постоянного радиуса. Внешний вид S-образной кривой с параметрами показан на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Параметры кривой
На рисунке с параметрами кривой использованы следующие обозначения:
- L0 – длина прямолинейного участка перед входом в кривую;
- P11 – длина первого переходного участка (заезда в кривую);
- S1 – длина кривой постоянного радиуса;
- R1 – радиус кривой;
- Н1– возвышение наружного рельса;
- P12– длина переходной кривой при выезде;
- dy – дополнительное уширение колеи в кривой;
- L – длина прямолинейной вставки (для S-образной кривой).
Остальные параметры для S-образной кривой имеют аналогичное значение. Переходные кривые заданы кубической параболой или клотоидой. Кривизна кривой на переходных участках изменяется примерно по линейному закону.
При наличии возвышения наружного рельса его подъем (опускание) на переходных кривых задается линейным законом.
Важно иметь в виду что, для реализации движения в левой кривой следует задать малые значения параметров P11, S1, P12, нулевое значение возвышения H1 и большое значение радиуса R1.
Дополнительное уширение колеи (dy) учитывается для кривых с радиусом кривизны от 300 до 350 м. Для данных значений уширение колеи составляет 0,01 м, а при радиусе кривизны меньше 300 м., уширение будет иметь значение 0,015 м. Значение dy реализуется за счет симметричного смещения обоих рельсов на половину уширения. На переходных участках уширение меняется по линейному закону.
Для выполнения имитационного моделирования продольной динамики поезда взят реальный участок пути «Анисимовка – Тигровый – Фридман». Чтобы создать файл макрогеометрии данного участка следует использовать в UM Simulation команду меню Инструменты и далее Создание макрогеометрии. Общий вид окна созданного файла макрогеометрии показан на рисунке 4.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
