专利名称：一种高速运动列车实时姿态模拟方法
技术领域：
本发明涉及ー种对高速运动列车实时姿态进行仿真模拟的方法，可用于对高速运动列车实时姿态进行模拟研究。
背景技术：
高速鉄路在我国正处于快速发展的阶段，高速运动列车的实时姿态对于高速鉄路的实时监控、运营安全等具有重要作用。但在高速鉄路实际运营过程中，由于监控设备成本、信息传输速率等方面的原因，获取高速运动列车实时姿态还不具备条件。同时由于计算机仿真模拟技术的成熟，采用计算机仿真技术对高速运动列车实时姿态进行动态模拟具有可行性，所以高速运动列车实时姿态模拟方法具有较大的研究意义和实用价值
发明内容
本发明用于实现高速运动列车实时姿态模拟，可以将高速运动列车实时姿态生动形象、时空连续、全方位立体地模拟出来，对辅助高速铁路实时监控和提高高速铁路运营安全具有重要作用。本发明的目的是提出ー种高速运动列车实时姿态模拟方法，该方法具有计算简单、准确高效、实用性强的优点。ー种高速运动列车实时姿态模拟方法如下(I)将列车模型从车头到车尾等分为η部分，从而将列车的姿态模拟转化为每ー部分列车的姿态模拟。(參见附图I)(2)列车长度为山每一部分列车长度为ー列车头部接收到的里程为Stl，则第i(i
=I, 2, . . . , η)部分列车中心点处对应的里程S = S。---d(3)在高速列车运动过程中，在实时里程S处，每一部分列车的实时姿态模拟方法如下I)该部分列车中心点到左右轨道中心点连线的距离为h，两轨道中心点连线的水
. ゲ
平角0 = arcsm—其中v是设计速度，g是重力加速度，r是轨道曲线半径，轨道曲线切线方 Sr，
向角为α。(參见附图2、附图3)2)左边轨道中心点L的坐标为(XぃyL, zL)，右边轨道中心点R的坐标(xK，yE, zE)，该部分列车中心点O的坐标为ルユ^ +ルcosの_3)该部分列车点头角β = 0，摇头角Ψ = α，侧滚角φ = Θ。本发明的原理是首先将列车等分成多个部分，从而将列车的姿态模拟转化为每一部分列车的姿态模拟；然后在列车车头里程已知的情况下，确定每一部分列车中心点的里程的计算方法；最后根据每一部分列车中心点处轨道的几何特征，确定该部分列车的实时姿态模拟方法。本发明与现有技术相比的优点在于(1)将列车等分成若干部分，每一部分列车采用相同的实时姿态模拟方法，简化了高速列车实时姿态模拟的难度，同时提高了模拟的精确度。(2)根据轨道的曲线特征和列车的几何特征进行高速运行列车实时姿态模拟，具有计算简单、形象逼真、实用高效的特点。
图I列车等分为η部分示意2列车中心点到左右轨道中心点连线距离h和两轨道中心点连线水平角Θ示意3轨道曲线切线方向角为α示意4高速运动列车实时姿态模拟效果图
具体实施例方式下面以模拟某一高速运动列车实时姿态为例，阐述具体实施方式
。(I)将列车模型从车头到车尾等分为η= 100部分，从而将列车的姿态模拟转化为每一部分列车的姿态模拟。(2)列车长度为d = 80m，每一部分列车长度为
权利要求
1.ー种高速运动列车实时姿态模拟方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 (1)将列车模型从车头到车尾等分为多个部分，从而将列车的姿态模拟转化为每一部分列车的姿态模拟。
(2)在列车长度和列车车头里程已知的情况下，确定每一部分列车的长度和每一部分列车中心点处对应的里程。
(3)在高速列车运动过程中，每一部分列车中心点所对应的里程处，根据轨道的几何特征、列车运行速度以及左右轨道中心点的坐标确定该部分列车中心点的坐标。
(4)将列车的点头角、摇头角、侧滚角赋值成轨道參数，确定该部分列车的实时姿态，然后将每一部分列车的实时姿态时空连接即可全方位立体模拟高速运动列车的实时姿态。
2.根据权利要求I所述的高速运动列车实时姿态模拟方法，其特征在于步骤I中，将列车模型从车头到车尾等分为n部分，从而将列车的姿态模拟转化为每一部分列车的姿态模拟。
3.根据权利要求I所述的高速运动列车实时姿态模拟方法，其特征在于步骤2中，列车长度为d，列车头部接收到的里程为SO时，每一部分列车长度为ダ，则第i(i = 1，2，...，η)部分列车中心点处对应的里程5 =
4.根据权利要求I所述的高速运动列车实时姿态模拟方法，其特征在于步骤3中，第i(i = 1,2,...,η)部分列车在实时里程S处，该部分列车中心点到左右轨道中心点连线的V2距离为h，两轨道中心点连线的水平角0 = arcsin—，轨道曲线切线方向角为ん其中，￥是 gr设计速度，g是重力加速度，r是轨道曲线半径。
5.根据权利要求I所述的高速运动列车实时姿态模拟方法，其特征在于步骤3中，第i (i = 1,2, . . . , η)部分列车左边轨道中心点L的坐标为(Xlj, yL,zL),右边轨道中心点R的坐标为(xK, yE, zE),则该部分列车中心点O的坐标为Xl +^nQ Xl____5 . +/z-COS^)。22 2
6.根据权利要求I所述的高速运动列车实时姿态模拟方法，其特征在于步骤4中，假定列车车轮和轨道紧密接触，没有发生点头运动，点头运动很微小，则第i(i = 1,2,.. .，n)部分列车点头角β =0 ;将列车的摇头角、侧滚角赋值成轨道參数，摇头角Ψ = α，侧滚角Φ = Θ。
全文摘要
本发明一种高速运动列车实时姿态模拟方法涉及一种对高速运动列车实时姿态进行仿真模拟的方法。该方法首先将列车等分成多个部分，将列车的姿态模拟转化为每一部分列车的姿态模拟；然后在列车车头里程已知的情况下，确定每一部分列车中心点的里程的计算方法；最后根据每一部分列车中心点处轨道的几何特征，确定该部分列车的实时姿态模拟方法。本发明具有计算简单、准确高效、实用性强的优点，可用于对高速运动列车实时姿态进行模拟研究，对提高高速铁路的运营安全具有积极作用。
文档编号G06F17/50GK102682164SQ20121012957
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者周慧娟, 秦勇, 范会川, 贾利民, 陈波 申请人:北方工业大学