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地铁以其载客能力强、动力性能强、节能环保等优点,逐渐成为缓解城市交通拥堵问题的重要交通工具。但地铁站间距较短,普遍为1～2km,运行中存在频繁的牵引、制动等工况转换过程;地铁车辆对起动和制动的加速度要求比较严格,起动和制动过程要求快速、平稳,舒适度要求较高,因此对驱动系统提出较高的要求。在传统的驱动系统动力学中,针对单轮对建模,研究单轮对驱动工况下的动力学特性,该研究模型较简单且不能完整反映单节车的动力学特性,需要建立车体、构架、轮对、驱动系统和轨道等部件的耦合模型,对驱动系统动力学进行准确、完整的分析。本文以某A型地铁车辆为研究对象,建立车辆-轨道-控制耦合模型,分析驱动工况下车辆的动力学性能,主要工作如下:(1)在多体动力学软件SIMPACK中建立不含驱动系统的拖车车辆模型和含驱动系统的动车车辆模型,并针对驱动系统在SIMPACK软件中建立主要部件:牵引电机、齿轮箱、联轴节和大小齿轮等;在MATLAB/Simulink中建立匀速工况、驱动工况和驱动谐波转矩模型;并通过SIMAT接口使MATLAB/Simulink中的模型与SIMPACK多体动力学模型相耦合,进行联合仿真。(2)分析了驱动系统、驱动力对车辆的运行平稳性、曲线通过性以及横向、垂向振动的影响。结果表明:驱动系统振动对车辆横向平稳性影响较大,横向平稳性指标增加5.9%;不含驱动系统的车辆模型曲线通过性能更好;通过对轮对、构架、车体横向、垂向振动加速度时域和频域分析得出:含驱动系统模型加速度幅值有不同程度的增大,但频率范围变化较小。(3)分析了驱动工况下的轮轨动态作用。结果表明:首先,分析了驱动工况下轴重的转移,直线工况下1位轴轮对轴重减载量最大约为6.68kN,4位轴轮对轴重增载量最大约为6.68kN,与理论分析一致;爬坡工况下,坡度为10‰、20‰、30‰对应的轴重减载量分别为6.78kN、6.79kN、6.82kN,与直线工况下轴重减载量相比变化不大。其次,分析了驱动力对蠕滑的影响,轮周驱动力可以改变纵向蠕滑力的方向,并使内外侧车轮横向蠕滑力之差变大;当驱动转矩分别为1O00Nm、1200Nm、1400Nm时,内外侧车轮的纵向蠕滑力之差分别为17.5kN、15.47kN、11.895kN,内外侧车轮的纵向蠕滑力之差在减小,从而造成车辆过曲线时的导向性差;而不同转矩下外侧车轮的横向蠕滑力几乎相同。最后,分析了驱动力对磨耗指数的影响,在过曲线时外侧车轮的磨耗指数较大,当驱动转矩分别为1000Nm、1200Nm、1400Nm时,外侧车轮的磨耗指数分别为2007.62、2381.88、2799.19。(4)分析了牵引电机谐波转矩对车辆振动的影响。结果表明:牵引电机谐波转矩会导致驱动系统的自激振动,主要对电机、大齿轮、联轴节电机侧的纵向、垂向振动加速度影响较大。谐波转矩对车身、构架、轮对的纵向振动加速度影响较大。本文通过对驱动工况下的车辆进行动力学分析,得出影响车辆振动的主要因素,为进一步提高地铁车辆驱动工况下的运行平稳性和乘坐舒适性提供一定的参考。