(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210941776.8 (22)申请日 2022.08.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114996982 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 西南交通大 学 地址 610000 四川省成 都市二环路北一段 111号 (72)发明人 张涛　凌亮　唐兆　刘林　金潇　 陈清华　蒋涛　黄珊　杨云帆　 王开云　翟婉明　 (74)专利代理 机构 成都为知盾专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 51267 专利代理师 李汉强 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 111046484 A,2020.04.21CN 114491821 A,202 2.05.13 CN 113139293 A,2021.07.20 CN 113655733 A,2021.1 1.16 CN 112906299 A,2021.0 6.04 CN 112906299 A,2021.0 6.04 CN 113655733 A,2021.1 1.16 CN 110427676 A,2019.1 1.08 CN 113779692 A,2021.12.10 CN 111323247 A,2020.0 6.23 CN 114580145 A,202 2.06.03 CN 114812664 A,202 2.07.29 CN 112722003 A,2021.04.3 0 US 2014201 144 A1,2014.07.17 US 20120 56899 A1,2012.0 3.08 凌亮.高速列车 —轨道三维刚柔耦合动力学 研究. 《中国博士学位 论文全文数据库工程科技 Ⅱ辑》 .2017,(第04期),C 033-16. (续) 审查员 许哲 (54)发明名称 一种基于云计算的列车轨道模型的实时仿 真系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于云计算的列车轨道 模型的实时仿真系统及方法， 其包括： 数据输入 模块： 用于直接向车辆系统参数子模块、 轨道结 构参数子模块、 运行参数子模块 分别输入车辆参 数、 轨道参数和运行参数； 仿真系统： 通过轨道曲 线设置模块、 轨道不平顺设置模块、 牵引制动信 号模块、 积分迭代模块、 轮轨接触模块、 法向力求 解模块、 切向力求解模块向加速度计算模块提供 数据， 并通过积分迭代模块与加速度计算模块之 间的循环实现计算车辆、 轨道、 轮轨相互作用力 的输出数据； 结果输出模块： 用于输出车辆部件、 轨道部件和轮轨相互作用力的对应数据,其建立了完整系统， 根据实际需求调用即可实现列车实 时仿真。 [转续页] 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 114996982 B 2022.10.25 CN 114996982 B (56)对比文件 石灿.车辆荷载作用下有砟轨道与基础结构 细宏观动态力学 行为研究. 《中国博士学位 论文全文数据库工程科技 Ⅱ辑》 .2022,(第05期), C033-13.2/2 页 2[接上页] CN 114996982 B1.一种基于云计算的列 车轨道模型的实时仿真方法， 其特征在于， 其步骤包括： 获取基 础数据： 根据需要分析的数据， 分析建立模块连接 关系方便仿 真计算， 初步分析所需数据并 获取原始数据； 设置各模块参数： 车辆参数， 对车辆系统参数子模块设置车辆参数， 根据 车辆参数设置 构建生成车辆动力学模型； 轨道参数， 对轨道结构参数子模块分别进行轨道平纵断面参数 设置及轨道形式设置； 运行参数， 对运行参数子模块设置动力学计算的基本参数， 包括仿真 积分步长、 初始运行速度、 预平衡轨道长度、 仿真计算时间和距离； 根据车辆参数、 轨道参 数、 运行参数得知轮轨接触模块对应的轮轨接触参数、 轨道 不平顺设置模块的不平顺参数、 轨道曲线设置模块的轨道曲线参数、 牵引制动信号模块的牵引制动参数； 仿真计算： 设置各模块参数的步骤在操作端完成， 操作端将输入的各模块参数传输到 云端， 利用云端算力进 行计算； 仿 真计算步骤包括： 1） 轮轨接触模块将 计算得到的轮轨接触 点和轮轨接触参数输入至 法向力求解模块和切向力求解模块； 2） 法向力求解模块计算得到 轮轨法向力后输出至切向力求解模块； 3） 切向力求解模块根据轮轨接触点、 轮轨接触参数 和轮轨法向力计算轮轨切向力， 将轮轨法向力和切向力均输出至加速度计算模块； 4） 除轮 轨法向力和切向力外， 加速度计算模块的输入量还包括轨道曲线设置模块输出的当前时刻 下车体、 构架和轮对位置处的曲线参数， 轨道不平顺设置模块输出 的不同车轮位置处的轨 道不平顺激励和牵引制动信号模块输出的列车牵引制动力的大小； 5） 加速度计算模块根据 4） 中输入的参数以及积分迭代模块输出的车辆或轨道结构的位移和速度， 求解车辆或轨道 结构的加速度， 其中初始时刻车辆或轨道结构的位移和速度假设为0； 6） 积分迭代模块利用 当前时刻和前一时刻下车辆或轨道结构的位移、 速度和加速度计算模块输出的加速度求解 下一时刻各部件的位移和速度； 7） 通过积分迭代模块与加速度计算模块之 间的循环实现计 算车辆、 轨道、 轮轨相互作用力的输出 数据； 结束仿真， 操作端接收云端的结果并输出。 2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的列车轨道模型的实时仿真方法， 其特征在 于， 设置车辆参数步骤中， 车辆参数包括列车的编组参数、 车体参数、 轮对参数、 构架参数、 电机参数、 结构参数、 悬挂参数及减振器参数， 编组参数包括列车编组数量和动车、 拖车分 布情况； 车体参数、 构架参数、 轮对参数和电机参数设置需要输入各个部件的数量、 质量和 转动惯量； 结构参数包含一系 悬挂和二系 悬挂的横向跨距、 悬挂点距离构架质心和车体质 心的高度以及轴箱拉杆和二系横向止挡的高度； 悬挂参数包括一系悬挂和二系悬挂在纵 向、 横向、 垂向的刚度和阻尼大小； 减振器参数包括一系垂向减振器和二系垂向、 横向减振 器特性参数。 3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的列车轨道模型的实时仿真方法， 其特征在 于， 设置轨道参数步骤中， 平断面参数包括不同的曲线半径、 曲线长度、 缓和曲线长度和曲 线超高； 轨道形式是根据仿 真需求选择整体道床轨道、 弹性支撑块式轨道、 钢弹簧浮置板轨 道或梯形轨枕轨道； 纵断面是指坡道运行工况， 输入的参数包括坡度和坡道长度。 4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的列车轨道模型的实时仿真方法， 其特征在 于， 设置各模块参数步骤中， 对轮轨接触模块进 行黏着条件设置和黏着区段设置， 黏着条件 设置通过定义摩擦系 数、 接触斑内黏着区缩减系 数、 接触斑内滑动区缩减系 数和函数型摩 擦特性中的系数AP、 BP以实现对干燥、 潮湿、 油污、 落叶和冰雪几种不同黏着 状态的模拟， 黏权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114996982 B 3