吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (6): 1661-1668.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170878

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转向架动态模拟试验台避撞模型的构建

刘玉梅1(),刘丽1,曹晓宁2,熊明烨3,庄娇娇1   

  1. 1. 吉林大学 交通学院,长春 130022
    2. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东 青岛 266111
    3. 伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校 电子与计算机工程系,美国 伊利诺伊州61801
  • 收稿日期:2017-08-31 出版日期:2018-11-20 发布日期:2018-12-11
  • 作者简介:刘玉梅(1966-),女,教授,博士生导师.研究方向:轨道车辆工程,车辆智能化检测及诊断.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(51575232);吉林省科技厅重点科技攻关项目(20160204018GX);吉林省科技厅自然科学基金项目(20180101056JC)

Construction on collision avoidance model of bogie dynamic simulation test bench

LIU Yu-mei1(),LIU Li1,CAO Xiao-ning2,XIONG Ming-ye3,ZHUANG Jiao-jiao1   

  1. 1. College of Transportation,Jilin University,Changchun 130022,China
    2. CRRC Qingdao Sifang Co.Ltd.,Qingdao 266111,China
    3. Department of Electronic and Computer Engineering,University of Illinois at Urbana-Champaign,Illinois 61801,USA
  • Received:2017-08-31 Online:2018-11-20 Published:2018-12-11

摘要:

利用齐次坐标矩阵和齐次坐标变换矩阵建立3个六自由度运动平台位姿反解模型,采用包围盒方法对运动平台和垂向作动器周围障碍物进行简化。根据空间运动学及空间凸多面体数值表述理论,建立运动平台及垂向作动器与周围障碍物之间的避撞检测模型,通过计算两物体之间的最短距离来判断某位姿下两物体是否发生碰撞。结合实例,利用Matlab仿真,验证了所建避撞模型的正确性,从而为运动平台及运动平台的垂向作动器避免发生碰撞提供有效数据。

关键词: 车辆工程, 避撞模型, 包围盒法, 转向架, 动态模拟, 模拟试验台, 位姿反解

Abstract:

This paper employs homogeneous coordinate matrix and homogeneous transfer matrix to establish inverse position solution model of the three 6-DOF motion platforms. Then the obstacles around the test bench and two lower motion platforms and vertical actuators of motion platforms are simplified into hexahedral model using the bounding box method. According to spatial kinematics and spatial convex polyhedron theory, the collision detection model between vertical actuators and lower motion platforms with obstacles around the test bench was constructed. The shortest distance of two objects is calculated to determine whether they are in a pose of collision. Combined with example and Matlab simulation, the correctness of the collision detection model is verified by simulating the obstacles, lower motion platforms and vertical actuators. This mode can provide valid data for the study of collision avoidance among the obstacles, the vertical actuator and the lower platform.

Key words: vehicle engineering, collision avoidance model, bounding box, bogie, dynamic simulation, simulation test bench, inverse position solution

中图分类号: 

  • U461

图1

试验台动作执行系统示意图"

图2

六自由度运动模拟平台系统整体简化图"

图3

各局部坐标系原点相对于静坐标系原点位置图"

图4

障碍物简化模型图"

图5

运动平台垂向作动器简化模型"

图6

下部运动平台简化模型"

图7

上、下部运动平台垂向作动器运动仿真图"

图8

下部运动平台运动仿真图"

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