系统求解器,模块自身不具备综合处理与系统求解相关的功
能,对人工和第三方软件的依赖性很强,这种模块只有专业
人员才能有效利用,不具有通用性[ 127 ].已有的研究工作从系
统工程的角度,采用面向对象的设计方法,在保持原有求解
模块相对独立的情况下,通过引入可视化和三维建模技术,
在求解模块和三维模型之间建立模型解释和映射机制,将几
何模型各构件之间的几何约束关系,几何模型和计算模块间
的相互对应关系,一并装配在集成模型树中,并在三维仿真
场景中可视地显示出来.仿真的相关数据和模型的操作都可
以依据场景中的模型构件表示作相应的处理.但如何建立一
个适合随参数改变而改变的综合三维可视模型,是一个急待
解决的问题,本文就此展开了细致的研究.
2 车辆2轨道耦合系统仿真环境的建立
为建立车辆2轨道耦合仿真环境,首先定义仿真空间为一
切仿真对象的全体构成的多维场景,用世界坐标系(W CS)来
描述;世界坐标系的原点定义为车体重心在钢轨上平面的投
影上.场景里的对象为一切仿真对象的全体,用对象坐标系
(O CS)来描述;视点观察为能描述不同角度的模型状态,用观
察坐标系(VO CS)来描述.这些坐标系都属Ca r te sian坐标
系,遵从右手定则,图1描述了三坐标系间的空间关系[ 8 ].对
象装配采用O p enGL的变换矩阵以堆栈嵌套的方式实现,视
境通过立体视锥的取境和投影变换产生空间场景.
3 机车车辆几何模型的建立及模拟
3.1 模型的简化及参数确定
车辆2轨道耦合动力学建模认为[ 1 ]:机车车辆在轨道上
行驶,实质上是一个动力学过程.轮轨之间的相互动作用,波
及轨道结构和车辆本身,引起各自的振动.而这些振动又相
互耦合,构成了机车车辆与轨道耦合的系统.理论充分考虑
钢轨—垫层—轨枕—道床—路基体系的功能及相互作用关
系,将轨道简化成三层连续弹性离散点支承Eu le r梁模型;
充分关注车体,轮对及一,二系悬挂和各轮对相互间的动力
作用及其对轨道部件振动的叠加效应影响等,将整车和轨道
模型进行统一研究.其中车辆与轨道之间的耦合作用通过轮
轨接触理论(赫兹的非线性弹性接触理论)来实现[ 223 ].根据
这种理论的简化,模型可以按如下方式简化:将车体,轮对,
构架简化成具有六自由度的刚性体(局部自由度需约束);将
车体与构架(对三大件式为摇枕与侧架)之间的关系,直接等
效在一系悬挂的刚度和阻尼上;轮对与构架(对三大件式为
侧架)之间的关系,直接等效在二系悬挂的刚度和阻尼上.对
三大件式构架,弹簧减振装置(包括弹簧和摩擦楔块减振器)
通过规定其两摩擦面的摩擦角和楔角来定义,不再建立三维

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