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采用VDSP平台进行某地铁车辆动力学计算

林俊陶永忠

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111）

摘要：采用VDSP软件平台建立某地铁车辆转向架的非线性系统动力学模型，计算了该车

辆的临界速度、平稳性和运行安全性等动力学性能。着重介绍了VDSP软件平台在动力学建

模及计算中的应用。

关键词：转向架；VDSP；地铁；动力学

0引言

随着地铁车辆的车型趋于系统化，建立在一类车型的计算，应采用数据库的型式进行计

算。VDSP平台，全称是VehicleDynamicsSimulationPlatform。该平台建立了铁路车辆专业数

据库，方便建模者在其基础上进行修改计算。

SIMPACK软件提供了强大的建模能力和用户二次开放功能，包括用户子程序、用户使

用界面开发工具等，而VDSP正是基于德国SIMPACKAG公司开发的多刚体动力学仿真软件SIMPACK所提供的二次开发工具完成的，界面见图1所示。

图1VDSP平台界面

VDSP采用Script脚本语言编写，结合Simpack内部函数完成，见图2所示。在Simpack

自动装配的基础上，实现了采用脚本语言自动完成动力学模型搭建和计算的功能。

图2VDSP系统开发语言[1]

1建模步骤

1.1调取数据库

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VDSP中的数据库模块，正是利用了SIMPACK的子结构建模技术分别建立各型车辆的车

体子结构、型转向架子结构、轮对子结构以及其输入的参数文件和输入函数等数据库。通过

将已有车辆数据库中的数据模型调出，如图3所示，修改相应子结构模型参数，见图4所示。

图3车辆子结构模型搭建

图4轮对子结构模型参数修改

1.2整车动力学模型

通过Simpack的sender和reciever功能可以很方便的将各个子结构模型搭建成一个整车

模型，见图5、6。将整车模型重新作为子结构，可以方便搭建多节车辆模型。见图7。

图5整车动力学模型搭建

图6单节车模型搭建

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图7多节车动力学模型

2动力学仿真模块

模型搭建完毕，需计算车辆的非线性临界速度、平稳性指标和安全性指标。对车辆非线

性临界速度进行计算，采用不同速度下的单次积分的方法进行，见图8所示。

图8非线性临界速度单次积分

图9、10显示了线路工况选取、轨道谱参数设置及该线路条件下的动力学计算，以便生

成sbr结果文件，最终对其平稳性指标及安全性指标进行评判。

图9直线分析动力学计算

图10轨道谱施加

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3自动化数据后处理及报告生成模块

自动化数据后处理及报告生成模块的功能就是基于GB5599-1985、TB2360-1993和

UIC513-1994等标准，对应用Simpack软件所建立的车辆动力学模型仿真的结果文件（*.sbr）

进行自动化后处理并自动生成报告，见图11所示。

图11自动化后处理

4某地铁车辆动力学计算结果

使用VDSP计算，获得该车辆的非线性临界速度、平稳性指标、脱轨系数等安全性指标，

参见图12、13、14。

图12临界速度计算结果

图13仿真计算平稳性指标随速度变化

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图9脱轨系数计算结果

4结论

采用VDSP平台，可以在已有相同车型基础上通过更改参数，自动完成相应工况的动力

学计算，从而实现了车辆动力学仿真的自动化、标准化、规范化和流程化。

参考文献

[1]周素霞,陶永忠.SIMPACK9实例教程[M].北京联合出版公司出版,2013-09

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