跨座式单轨车辆走行轮轮胎接触状态分析

摘 要：单轨走行轮轮胎在直道主要处于自由滚动或纵滑的单一工况，而在弯道将处于纵滑、侧滑和侧倾的复合工况。文章利用数值分析的方法分析了不同工况下走行轮轮胎的接触状态。结果表明，直道上走行轮轮胎接触压力较大值出现在轮胎两侧，且在宽度方向呈对称形式，而在發生纵滑时沿周向移动；弯道上，走行轮轮胎接触压力较大值出现在轮胎一侧，且在周向几乎呈对称形式。研究揭示了走行轮在轨道上运行时接触压力分布状况，预测出轮胎可能出现偏磨损。

关键词：跨座式单轨车辆；走行轮胎；接触状态

作为一种新的轨道交通制式，跨座式单轨车辆具有转弯半径小，爬坡能力强，造价低等优点[1]，因此研究跨座式单轨车辆很有必要。跨座式单轨轮轨接触状态直接影响车辆运行平稳性，安全性，是单轨的研究重点。国内外学者对轮胎的接触状态研究主要是汽车轮胎[2-4]，对走行轮轮胎研究甚少。文章采用数值分析的方法分析了直道和弯道下的走行轮轮胎的接地压力分布，对轮轨接触状态进行了较为深入的研究。

1 走行轮轮胎有限元模型的建立

1.1 模型的建立

走行轮胎几何参数及材料参数由轮胎制造公司提供。采用rebar加强筋单元模拟带束层和帘线层，采用Mooney-Rivlin本构模型表征橡胶材料的力学性能。考虑到PC轨道梁在轮轨接触过程中变形很小，为提高计算效率，采用刚性面模拟轨道梁。得到的模型如图1所示。

3 结束语

本研究通过数值分析的方法得到直道自由滚动、纵滑工况和弯道复合工况下走行轮轮胎的压力分布规律。直道时接地压力左右对称，而弯道时一侧压力比另一侧大很多，因此可以预测轮胎在弯道时存在偏磨损情况。

参考文献

[1]仲建华，杜子学，何希和.跨座式单轨交通车辆道岔及结构分析[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2]庄继德.现代汽车轮胎技术[M].北京：北京理工大学出版社，2001.

[3]王国林，樊旭峰，江浩斌.外倾和侧偏联合作用下轮胎接地印迹研究[J].汽车工程，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]郑凯峰，杜子学.车速和轨道半径对跨座式单轨车辆曲线通过性的影响[J].电力机车与城轨车辆，2011，34（3）：23-24.

作者简介：陈亮（1990-），男，重庆市潼南县人，重庆交通大学机电与车辆工程学院，硕士研究生，研究方向：现代车辆设计方法与理论。