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研究生: 蔣宗勳
Jiang, Zong-Xun
論文名稱: 軌道車輛牽引系統建模與模擬分析
Modeling and Simulation of the Railway Vehicle Traction System
指導教授: 陳勇全
Chen, Yung-Chuan
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 車輛工程系所
Department of Vehicle Engineering
論文出版年: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 輕軌車輛牽引系統SIMPACKSIMULINK剛柔耦合模型脫軌係數輪重減載率馬達功率
外文關鍵詞: Light Rail Vehicle, Traction System, SIMPACK, SIMULINK, Rigid-Flexible Coupled Model, Derailment Coefficient, Wheel Load Reduction Rate, Motor Power
DOI URL: http://doi.org/10.6346/NPUST202200194
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  • 論文主要是利用多體動力學SIMPACK分析軟體結合SIMULINK動態模擬軟體,來建立輕軌車輛剛柔耦合模型和牽引系統模型,並進行動態與牽引性能模擬分析。首先,建立捷運軌道車輛的多體動力學模型與牽引系統模型,模擬所得結果並與實際列車結果進行比對,確認模擬模型之準確性。接著,建立輕軌軌道車輛的多體動力學模型與牽引系統模型,來進行車輛動態性能與馬達性能之模擬分析。
      分析結果顯示,捷運軌道車輛分析所得馬達消耗總能量為247 kWh,與實際功率相比誤差為5%,確認模擬模型之準確性。此外,整車動態模擬所得輕軌車輛所需馬達扭矩及功率分別為674 N-m及63 kW。在本文所提路線行駛時,其最大脫軌係數為0.89,發生在曲率半經85 m的彎道上,最大輪重減載率為0.36,發生在曲率半徑240 m的彎道上。

    In this thesis, a rigid-flexible coupling model of a light rail vehicle is proposed for the simulation of dynamic performance and traction performance. The model combines the multi-body dynamic software SIMPACK and the dynamic simulation software SIMULINK. Firstly, the multi-body dynamic model and traction system model of the MRT railway vehicle is proposed. The simulation results are compared with the results obtained from the actual MRT vehicle to confirm the accuracy of the proposed dynamic model. Then, the multi-body dynamic model and traction system model of the light rail vehicle is established to simulate the dynamic performance and the traction motor performance.
    The results show that the total energy consumption of the traction motor obtained from the simulation of the MRT railway vehicle is 247 kWh. The difference between the simulation and the actual motor power is 5%. The accuracy of the proposed model is confirmed. In addition, the required motor torque and power of the light rail vehicle obtained from the proposed dynamic model are 674 N-m and 63 kW, respectively. In this study, the maximum derailment coefficient is 0.89, which occurs on a curve with a curvature radius of 85 m, and the maximum wheel load reduction rate is 0.36 occurred on a curve with a curvature radius of 240 m.

    第 1 章 緒論 1
    1.1前言 1
    1.2文獻回顧 2
    1.2.1軌道車輛動態性能之相關研究 2
    1.2.2柔性體之相關研究 2
    1.2.3牽引系統建模與分析之相關研究 3
    1.3研究目的 3
    1.4組織與章節 4
    第 2 章 研究方法 5
    2.1子結構理論 7
    2.2軌道不平整 10
    2.2.1軌道空間不平整頻譜密度 10
    2.2.2美國軌道頻譜 14
    2.3脫軌係數 16
    2.3.1 NADAL 標準 16
    2.4輪重減載率 18
    2.5列車阻力 20
    2.6馬達性能計算 22
    第 3 章 捷運軌道車輛模型建立與分析 24
    3.1 捷運軌道車輛多體動力學模型建立 24
    3.1.1 SIMPACK軌道車輛建立流程 24
    3.1.2捷運輪對模型 27
    3.1.3捷運轉向架模型 27
    3.1.4捷運車廂模型 27
    3.1.5捷運列車模型 27
    3.1.6懸吊系統 36
    3.1.7軌道路線 36
    3.1.8軌道不平整 36
    3.2捷運軌道車輛牽引系統模型建立 42
    3.2.1 捷運軌道車輛牽引設定參數 42
    3.3捷運軌道車輛模型牽引分析 45
    第 4 章 輕軌軌道車輛模型建立與分析 51
    4.1 輕軌軌道車輛多體動力學模型建立 51
    4.1.1 剛體輪對模型 51
    4.1.2 柔性轉向架模型 55
    4.1.3 輕軌列車模型 55
    4.1.4 懸吊系統 55
    4.1.5 軌道路線 55
    4.2 輕軌軌道車輛牽引參數分析 64
    4.2.1 輕軌軌道車輛牽引模型設定參數 64
    4.3 輕軌軌道車輛牽引分析 67
    第 5 章 結論與未來展望 77
    參考文獻 78

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