跨座式單軌車輛走行輪輪胎接觸狀態分析

摘 要：單軌走行輪輪胎在直道主要處于自由滾動或縱滑的單一工況，而在彎道將處于縱滑、側滑和側傾的復合工況。文章利用數值分析的方法分析了不同工況下走行輪輪胎的接觸狀態。結果表明，直道上走行輪輪胎接觸壓力較大值出現在輪胎兩側，且在寬度方向呈對稱形式，而在發生縱滑時沿周向移動；彎道上，走行輪輪胎接觸壓力較大值出現在輪胎一側，且在周向幾乎呈對稱形式。研究揭示了走行輪在軌道上運行時接觸壓力分布狀況，預測出輪胎可能出現偏磨損。

關鍵詞：跨座式單軌車輛；走行輪胎；接觸狀態

作為一種新的軌道交通制式，跨座式單軌車輛具有轉彎半徑小，爬坡能力強，造價低等優點[1]，因此研究跨座式單軌車輛很有必要。跨座式單軌輪軌接觸狀態直接影響車輛運行平穩性，安全性，是單軌的研究重點。國內外學者對輪胎的接觸狀態研究主要是汽車輪胎[2-4]，對走行輪輪胎研究甚少。文章采用數值分析的方法分析了直道和彎道下的走行輪輪胎的接地壓力分布，對輪軌接觸狀態進行了較為深入的研究。

1 走行輪輪胎有限元模型的建立

1.1 模型的建立

走行輪胎幾何參數及材料參數由輪胎制造公司提供。采用rebar加強筋單元模擬帶束層和簾線層，采用Mooney-Rivlin本構模型表征橡膠材料的力學性能。考慮到PC軌道梁在輪軌接觸過程中變形很小，為提高計算效率，采用剛性面模擬軌道梁。得到的模型如圖1所示。

3 結束語

本研究通過數值分析的方法得到直道自由滾動、縱滑工況和彎道復合工況下走行輪輪胎的壓力分布規律。直道時接地壓力左右對稱，而彎道時一側壓力比另一側大很多，因此可以預測輪胎在彎道時存在偏磨損情況。

參考文獻

[1]仲建華，杜子學，何希和.跨座式單軌交通車輛道岔及結構分析[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2]莊繼德.現代汽車輪胎技術[M].北京：北京理工大學出版社，2001.

[3]王國林，樊旭峰，江浩斌.外傾和側偏聯合作用下輪胎接地印跡研究[J].汽車工程，2004，26（1）：54-56.

[4]Chang Sei Kim， Keum Shik Hong， Wan Suk Yoo， et al .Tire road friction estimation for enhancing the autonomy of wheel driven vehicles[A]. Control， automation and systems[C]. USA：Detroit，2007：273-277.

[5]鄭凱峰，杜子學.車速和軌道半徑對跨座式單軌車輛曲線通過性的影響[J].電力機車與城軌車輛，2011，34（3）：23-24.

作者簡介：陳亮（1990-），男，重慶市潼南縣人，重慶交通大學機電與車輛工程學院，碩士研究生，研究方向：現代車輛設計方法與理論。