提速機車車輛橫向運動穩(wěn)定性研究及應(yīng)用.pdf

1、為了滿足鐵路運輸需求，鐵道部相繼研制開發(fā)了適合提速需求的鐵路技術(shù)裝備—提速機車車輛。隨著車輛運行速度的不斷提高，由于動態(tài)環(huán)境的惡化，提速機車車輛出現(xiàn)了不同程度的運行性能惡化和一些關(guān)鍵零部件的可靠性下降問題，已危及運營安全。最為突出的問題是橫向動力學(xué)性能不能滿足提速要求，主要表現(xiàn)為橫向運動穩(wěn)定性差。因此，提速機車車輛橫向運動穩(wěn)定性問題已成為我國鐵路實現(xiàn)跨越式發(fā)展亟需解決的課題之一。
　　 本文在簡要同顧國內(nèi)外鐵路技術(shù)發(fā)展以來經(jīng)典動

2、力學(xué)以及車輛—軌道耦合動力學(xué)在研究橫向運動穩(wěn)定性方面所做的研究工作的基礎(chǔ)上，基于大系統(tǒng)耦合動力學(xué)理論(以車輛動力學(xué)、軌道動力學(xué)為基礎(chǔ)，以輪軌關(guān)系為聯(lián)系紐帶，應(yīng)用數(shù)值仿真的方法來研究車輛動力學(xué)性能)以及其在研究車輛橫向運動穩(wěn)定性的科學(xué)性和可靠性，充分考慮提速機車車輛結(jié)構(gòu)特點，擬定了以仿真分析為基礎(chǔ)，結(jié)合試驗研究進行提速車輛考慮軌道彈性的橫向運動穩(wěn)定性的研究思路。
　　 車輛—軌道耦合動力學(xué)模型的正確性和完善程度對仿真結(jié)果的可靠性起

3、著決定性的作用。為此，本文參考相關(guān)文獻根據(jù)提速車輛結(jié)構(gòu)特點，比較完善地建立、補充和修正了研究的提速機車車輛的動力學(xué)分析模型。車輛模型中將機車車輛視為多剛體系統(tǒng)，充分考慮了車輛結(jié)構(gòu)零部件車體、搖枕、構(gòu)架(側(cè)架)、輪對的橫移、沉浮、側(cè)滾、搖頭、點頭自由度以及車輛懸掛系統(tǒng)的各種非線性因素。軌道模型引用有砟軌道模型。
　　 輪軌關(guān)系是機車車輛、軌道之間相互作用的聯(lián)系紐帶，為此本文輪軌模型引用了輪軌空間接觸幾何關(guān)系、輪軌法向Hertz非線

4、性彈性接觸理論、輪軌切向蠕滑理論，來研究輪軌相互作用。
　　 借助各種分析工具，系統(tǒng)地分析研究了車輛系統(tǒng)參數(shù)變化對車輛橫向運動穩(wěn)定性的影響，為提速車輛橫向運動穩(wěn)定性研究提供了支持，初步開展了裝配誤差對車輛橫向運動穩(wěn)定性的影響分析，為檢修和磨耗限度制定提供了參考，同時還進行了車輪不同磨耗狀態(tài)對車輛橫向運動穩(wěn)定性的試驗研究。
　　 本文針對工程實際課題—提速車輛，應(yīng)用車輛—軌道耦合動力學(xué)仿真軟件TTISIM對SS7E提速機車

5、、120km/h提速平車、160km/h快速集裝箱平車進行了詳細(xì)的仿真計算分析研究，并結(jié)合試驗驗證進行了對比分析研究，再度驗證了耦合動力理論及TTISIM的可靠性。同時，應(yīng)用NUCARS、SIMPACK軟件以及TTISIM對提速貨車橫向運動穩(wěn)定性的綜合研究，為貨車120km/h提速提供了必要基礎(chǔ)。
　　 通過提速機車車輛橫向運動穩(wěn)定性的研究，得出結(jié)論：對于提速機車橫向運動穩(wěn)定性研究主要應(yīng)關(guān)注一系定位剛度和減振器性能、狀態(tài)等；對于