專利名稱：一種高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種對高速運動列車實時姿態(tài)進行仿真模擬的方法，可用于對高速運動列車實時姿態(tài)進行模擬研究。
背景技術：
高速鉄路在我國正處于快速發(fā)展的階段，高速運動列車的實時姿態(tài)對于高速鉄路的實時監(jiān)控、運營安全等具有重要作用。但在高速鉄路實際運營過程中，由于監(jiān)控設備成本、信息傳輸速率等方面的原因，獲取高速運動列車實時姿態(tài)還不具備條件。同時由于計算機仿真模擬技術的成熟，采用計算機仿真技術對高速運動列車實時姿態(tài)進行動態(tài)模擬具有可行性，所以高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法具有較大的研究意義和實用價值
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于實現(xiàn)高速運動列車實時姿態(tài)模擬，可以將高速運動列車實時姿態(tài)生動形象、時空連續(xù)、全方位立體地模擬出來，對輔助高速鐵路實時監(jiān)控和提高高速鐵路運營安全具有重要作用。本發(fā)明的目的是提出ー種高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法，該方法具有計算簡單、準確高效、實用性強的優(yōu)點。ー種高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法如下(I)將列車模型從車頭到車尾等分為η部分，從而將列車的姿態(tài)模擬轉化為每ー部分列車的姿態(tài)模擬。(參見附圖I)(2)列車長度為山每一部分列車長度為ー列車頭部接收到的里程為Stl，則第i(i
=I, 2, . . . , η)部分列車中心點處對應的里程S = S。---d(3)在高速列車運動過程中，在實時里程S處，每一部分列車的實時姿態(tài)模擬方法如下I)該部分列車中心點到左右軌道中心點連線的距離為h，兩軌道中心點連線的水
. ゲ
平角0 = arcsm—其中v是設計速度，g是重力加速度，r是軌道曲線半徑，軌道曲線切線方 Sr，
向角為α。(參見附圖2、附圖3)2)左邊軌道中心點L的坐標為(XぃyL, zL)，右邊軌道中心點R的坐標(xK，yE, zE)，該部分列車中心點O的坐標為ルユ^ +ルcosの_3)該部分列車點頭角β = 0，搖頭角Ψ = α，側滾角φ = Θ。本發(fā)明的原理是首先將列車等分成多個部分，從而將列車的姿態(tài)模擬轉化為每一部分列車的姿態(tài)模擬；然后在列車車頭里程已知的情況下，確定每一部分列車中心點的里程的計算方法；最后根據(jù)每一部分列車中心點處軌道的幾何特征，確定該部分列車的實時姿態(tài)模擬方法。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于(1)將列車等分成若干部分，每一部分列車采用相同的實時姿態(tài)模擬方法，簡化了高速列車實時姿態(tài)模擬的難度，同時提高了模擬的精確度。(2)根據(jù)軌道的曲線特征和列車的幾何特征進行高速運行列車實時姿態(tài)模擬，具有計算簡單、形象逼真、實用高效的特點。


圖I列車等分為η部分示意2列車中心點到左右軌道中心點連線距離h和兩軌道中心點連線水平角Θ示意3軌道曲線切線方向角為α示意4高速運動列車實時姿態(tài)模擬效果圖
具體實施例方式下面以模擬某一高速運動列車實時姿態(tài)為例，闡述具體實施方式
。(I)將列車模型從車頭到車尾等分為η= 100部分，從而將列車的姿態(tài)模擬轉化為每一部分列車的姿態(tài)模擬。(2)列車長度為d = 80m，每一部分列車長度為
權利要求
1.ー種高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 (1)將列車模型從車頭到車尾等分為多個部分，從而將列車的姿態(tài)模擬轉化為每一部分列車的姿態(tài)模擬。
(2)在列車長度和列車車頭里程已知的情況下，確定每一部分列車的長度和每一部分列車中心點處對應的里程。
(3)在高速列車運動過程中，每一部分列車中心點所對應的里程處，根據(jù)軌道的幾何特征、列車運行速度以及左右軌道中心點的坐標確定該部分列車中心點的坐標。
(4)將列車的點頭角、搖頭角、側滾角賦值成軌道參數(shù)，確定該部分列車的實時姿態(tài)，然后將每一部分列車的實時姿態(tài)時空連接即可全方位立體模擬高速運動列車的實時姿態(tài)。
2.根據(jù)權利要求I所述的高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法，其特征在于步驟I中，將列車模型從車頭到車尾等分為n部分，從而將列車的姿態(tài)模擬轉化為每一部分列車的姿態(tài)模擬。
3.根據(jù)權利要求I所述的高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法，其特征在于步驟2中，列車長度為d，列車頭部接收到的里程為SO時，每一部分列車長度為ダ，則第i(i = 1，2，...，η)部分列車中心點處對應的里程5 =
4.根據(jù)權利要求I所述的高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法，其特征在于步驟3中，第i(i = 1,2,...,η)部分列車在實時里程S處，該部分列車中心點到左右軌道中心點連線的V2距離為h，兩軌道中心點連線的水平角0 = arcsin—，軌道曲線切線方向角為ん其中，￥是 gr設計速度，g是重力加速度，r是軌道曲線半徑。
5.根據(jù)權利要求I所述的高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法，其特征在于步驟3中，第i (i = 1,2, . . . , η)部分列車左邊軌道中心點L的坐標為(Xlj, yL,zL),右邊軌道中心點R的坐標為(xK, yE, zE),則該部分列車中心點O的坐標為Xl +^nQ Xl____5 . +/z-COS^)。22 2
6.根據(jù)權利要求I所述的高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法，其特征在于步驟4中，假定列車車輪和軌道緊密接觸，沒有發(fā)生點頭運動，點頭運動很微小，則第i(i = 1,2,.. .，n)部分列車點頭角β =0 ;將列車的搖頭角、側滾角賦值成軌道參數(shù)，搖頭角Ψ = α，側滾角Φ = Θ。
全文摘要
本發(fā)明一種高速運動列車實時姿態(tài)模擬方法涉及一種對高速運動列車實時姿態(tài)進行仿真模擬的方法。該方法首先將列車等分成多個部分，將列車的姿態(tài)模擬轉化為每一部分列車的姿態(tài)模擬；然后在列車車頭里程已知的情況下，確定每一部分列車中心點的里程的計算方法；最后根據(jù)每一部分列車中心點處軌道的幾何特征，確定該部分列車的實時姿態(tài)模擬方法。本發(fā)明具有計算簡單、準確高效、實用性強的優(yōu)點，可用于對高速運動列車實時姿態(tài)進行模擬研究，對提高高速鐵路的運營安全具有積極作用。
文檔編號G06F17/50GK102682164SQ20121012957
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權日2012年4月28日
發(fā)明者周慧娟, 秦勇, 范會川, 賈利民, 陳波 申請人:北方工業(yè)大學