滑行车运行过程的动力学仿真.pdf

第14卷第2期
中国工程机械学报
2016年4月
CHINESE JOURNAL OF CONSTRUCTION MACHINERY
Apr
滑行车运行过程的动力学仿真
朱玉田,郑立辉,刘钊
(同济大学机械与能源工程学院,上海201804
摘要:根据滑行车轨道形状,计算状得轨道的几何参数,基于轨道几何参数建立了考虑实际车长的滑行车动力
学模型,通过 Simulink动力学仿真,获得了滑行车上不同位置点运行过程中的行程、速度、加速度、车体姿态等的
时间历程曲线,以及滑行车运动参数与轨道位置的关系曲线.同时计算获取了滑行车运行过程中人体的感受情
况.通过与 ADAMS仿真结果对比检验了此动力学模型的可信度,为轨道类车辆滑行车等的运动参数仿真提供
了一种新思路.仿真结果和分析方法可为滑行车的设计、安全性评估等提供参考
关键词:滑行车;柔性体;人体感受; Simulink
中图分类号:TH12
文献标志码:A
文章编号:1672-5581(2016)02-0131-06
Dynamical simulation on roller coaster during traveling process
ZHU Yu-tian, HENG Li-hui, LIU Zhao
( College of Mechanical and Energy Engineering, Tongji University, Shanghai 201804)
Abstract: According to the track shape, the geometric parameters of the roller coaster track are
calculated By using Simulink M software for a dynamical model, the traveling route, velocity, acceleration
posture in different positions of the roller coaster, together with the relation between kinematic parameter
and track position, are simulated. Meanwhile, the reactions from human body are obtained. In comparison
with the simulation results from ADAMSTM model, the credibility of the proposed model is verified
Therefore, a new method is postulated on kinematic parameter simulation. Furthermore, the simulation
results and analysis method set a reference to design and safety evaluation on roller coasters
Key words: roller coaster; flexible body; human reaction; simulink
滑行车类游乐设施如过山车、滑行龙、疯狂老常严重,社会影响恶劣,因此,对滑行车的动力学设
鼠等是各大游乐园必备的设施,通常由车辆和轨道计和安全保障评价也提出了更高要求.近年来,人
组成,运行时车辆由驱动装置提升至一定高度,然们基于虚拟样机技术,一般采用多体动力学仿真软
后在重力的作用下沿轨道自由下滑,完成俯冲、急件对滑行车的运动学及动力学仿真进行了广泛的
转、翻滚等动作,该类游乐设施速度高,运动形式富研究,取得了一定的研究成果5.如梁朝虎等
于変化,刺激性强,深受青少年的喜爱,其中过山车建立了滑行车的 ADAMS仿真模型,仿真获取了滑
更素有“游艺机之王”的称号.如今,大型游乐设行车运行时的速度、加速度等运动参数且仿真结果
施正朝着更高、更快、采用更多的先进技术、运动形与实测数据比较接近,但此类方法针对轨道、车体
式更加复杂等方向发展.目前,全球最快的过山车等的建模需花费一定时间
最高速度可达205km?h',最大提升高度可达
本文将过山车类滑行车作为研究对象,通过计
139m.然而,随着滑行车类游乐设施刺激性的増算获得轨道几何参数,把滑行车简化为有限长柔性
強,其危险性也在成倍增加,安全事故在世界各地体并基于轨道几何参数建立其动力学方程,通过
都时有发生2-们.高速运行游乐设备发生的事故非 Simulink仿真计算,对滑行车运动特性进行了研
作者简介:朱玉旧(1967-),男,博士,教授.E-mail:yutianzhu(@tongji.edu.cn
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