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与干线铁路相比,城市轨道交通车辆运行线路具有曲线路段多、曲线半径小、缓和曲线短等特点,并且线路条件相对较差;虽然列车运行速度不高,但站间距短,启停频繁;行车密度大;载客量大,对整车的轻量化要求高;空重车载荷差别大。而作为悬挂系统的空气弹簧系统,具有优良的垂向以及水平方向的刚度特性,能够较好的适应地铁运营需求。因此,城市轨道车辆的中央悬挂普遍采用空气弹簧。国内外诸多学者对空气弹簧的垂向和水平特性进行了较深入的分析研究,但并未涉及到空气弹簧的扭转特性,及其对车辆动力学性能的影响。基于此,本论文以某地铁车辆用空气弹簧为研究对象,建立考虑垂向、水平及扭转刚度的空气弹簧三向模型,以及考虑垂向和水平刚度的空气弹簧二向模型。对比分析了空气弹簧扭转特性对车辆动力学性能的影响,以期为研究地铁车辆运行安全性和曲线通过性提供一定的参考。首先,考虑到流固耦合、帘线层布置、超弹性材料特性以及接触关系等因素,基于有限元软件ABAQUS建立空气弹簧有限元模型,将空气弹簧的扭转刚度计算值与试验值进行对比,最大误差保持在5%之内,因此建立的空气弹簧有限元模型可以模拟其实际工作情况。利用此模型研究了扭转刚度与内压和扭转角之间的关系,得到扭转刚度与橡胶囊内压呈线性增加的关系,并且与扭转角呈二次函数关系,因此拟合得到空气弹簧扭转刚度与橡胶囊内压和扭转角之间的关系曲线。同时拟合出空气弹簧横向特性曲线方程,为研究空气弹簧三向模型对车辆动力学性能的影响做准备。其次,利用多体动力学软件SIMPACK建立地铁车辆动力学模型。参考相关文献,以及由有限元分析方法拟合出的空气弹簧扭转特性曲线,基于AMESim建立地铁车辆用空气弹簧三向和二向气动力学模型,为分析空气弹簧扭转特性对车辆系统动力学性能影响做准备。最后,搭建AMESim与SIMPACK联合仿真接口,进行联合仿真,计算地铁车辆动力学性能,将本论文建立的三向模型与二向模型进行对比分析。结果表明,空气弹簧三向模型能够更好地模拟实际工作情况。