高速列車相關運行安全性問題研究.pdf

1、我國高速列車具有運行速度高、運行時間長和運行地域廣的特點，因此列車在長期服役過程中相關動力學安全問題更為突出，如不同運行環(huán)境下的脫軌安全性問題、局部線路輪軌匹配不佳造成的蛇行運動穩(wěn)定性問題、連掛救援列車制動產生的沖擊及其安全性問題等。本文緊緊圍繞高速列車線路試驗和運行中出現的與動力學相關的安全性問題，結合機理分析、數值計算和線路測試，深入開展運行安全評判方法及其應用研究。具體的研究工作如下:
　　(1)針對高速列車相關動力學安全問

2、題，開展了運行安全性評判方法研究。詳細研究了國內外現有動態(tài)和準靜態(tài)脫軌評判方法;根據單輪對受力狀態(tài)，推導了準靜態(tài)爬軌脫軌準則，采用輪軸脫軌系數和輪重減載率的聯合安全域進行脫軌安全評估。綜述了不同的蛇行失穩(wěn)評估方法，如極限環(huán)判據、輪軌作用力和構架橫向加速度判據;基于剛體運動假設，研究了構架橫向加速度報警機理，分析了蛇行運動形式和測點位置對加速度的影響。針對連掛救援動車組制動引起的縱向沖擊問題，研究車鉤承壓偏轉行為及其穩(wěn)鉤機理，根據理論分析

3、和試驗結果制定連掛救援列車的運行安全限值。
　　(2)建立了車輛系統動力學模型，分析不同輪軌蠕滑模型和接觸參數的影響規(guī)律;通過滾振試驗臺動力學試驗，從懸掛系統自振頻率、蛇行運動分岔圖和運行平穩(wěn)性響應等方面，驗證了車輛動力學模型的有效性。建立了列車和車鉤緩沖器系統動力學模型，詳細考慮了車鉤運動自由度、緩沖器遲滯特性和非線性邊界約束條件;通過連掛救援列車線路制動試驗，從車鉤縱向力、緩沖器位移、車間運動姿態(tài)、車輛沖擊響應等方面，驗證了列

4、車-鉤緩模型的有效性。
　　(3)提出一種輪軌力間接測量方法，根據輪對受力狀態(tài)，通過軸箱轉臂應變、鋼簧位移、軸箱加速度等物理量進行輪軌力識別。提出不同運用條件下的具體測試方法，通過動力學模型仿真和典型線路試驗，驗證了輪軌力間接測量方法的有效性。針對典型線路運行條件，包括線路動態(tài)通過、準靜態(tài)曲線通過和側風環(huán)境運行等，進行不同脫軌評估準則對比研究。修正了輪軸脫軌系數和輪重減載率聯合評估準則的安全域，結合具體應用實例進行脫軌安全評估。<

5、br>　　(4)通過線路動力學測試、滾動振動試驗臺試驗和仿真分析，研究了一次蛇行和二次蛇行的發(fā)生機理和表現形式。深入分析了車輛系統主要懸掛參數、輪軌型面匹配對蛇行運動穩(wěn)定性的影響規(guī)律。采用蛇行失穩(wěn)判據和運行安全性判據，對不同表現形式和分岔類型的蛇行運動進行運行安全性評估。
　　(5)基于列車-車鉤緩沖器模型，詳細考慮車鉤內部結構和運動關系，仿真再現列車連掛救援時制動引起的沖擊效應以及壓鉤偏轉行為。針對典型的救援連掛編組，進行連掛救