大風下動車組進出隧道和防風明洞的運行穩(wěn)定性研究.pdf

1、大風對于列車的運行穩(wěn)定性有很大影響，特別是隨著列車車速的不斷提高以及車體輕量化，大風下列車運行穩(wěn)定性問題更加突出。動車組在進出隧道和防風明洞時，隧道口和防風明洞口復雜的氣流特性，顯著改變列車受到的氣動作用力，使得列車的運行穩(wěn)定性會受到威脅，蘭新線第二雙線處于新疆著名的大風區(qū)，因此研究大風下動車組進出隧道和防風明洞的運行穩(wěn)定性有重要意義。
　　本文回顧了國內外高速列車的發(fā)展，總結了大風下列車的運行穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀，介紹了多剛體動力學的

2、基本理論，對建立車輛微分方程的三種方法做了簡單說明。根據(jù)高速列車系統(tǒng)建模的基本規(guī)則，建立了車輛動力學分析物理模型。簡單說明了SIMPACK軟件的特點，重點介紹了該軟件SIMPACK的Wheel/Rail模塊和Wheel/Rail模塊的建?；A理論。列出了列車建模時的規(guī)則和假設，并分析了車輛系統(tǒng)模型的自由度。在此基礎上介紹了A型動車組和B型動車組的動車組轉向架結構，并使用SIMPACK軟件建立了A型動車組和B型動車組三節(jié)車系統(tǒng)動力學模型，

3、分別計算了A型動車組和B型動車組模型的非線性臨界車速。選取京津實測軌道譜作為本文模型的軌道不平順特征，對比了空氣動力學計算使用的坐標系與系統(tǒng)動力學坐標系的差別。在車體上建立跟隨坐標，將氣動載荷以力元的形式添加至列車車體上。最后還敘述了高速列車的運行穩(wěn)定性指標。
　　基于建立的A型動車組和B型動車組三節(jié)車動力學模型，導入已有的氣動載荷數(shù)據(jù)，分別研究了動車組進出防風明洞和駛出隧道時的運行穩(wěn)定性。在典型工況下，駛出防風明洞時A型動車組和

4、B型動車組均可以運行;駛入防風明洞時，某型動車組B中間車穩(wěn)定性參數(shù)超出限值，而A型動車組各穩(wěn)定性參數(shù)與駛出防風明洞時相近，可以穩(wěn)定運行。A型動車組和B型動車組駛出隧道的過程中，所受氣動載荷作用更加劇烈，B型動車組中間車的傾覆系數(shù)和輪重減載率指標以及某型動車組A尾車輪重減載率指標值均超出限值。在此基礎上進行風速、風向角、車速等因素對動車組運行穩(wěn)定性影響的研究，結果表明B型動車組在不同工況下駛出防風明洞時，當風向角變化時，隨風向角增大，頭車

5、的動力學性能逐漸改善，在風向角為30°和90°時，中間車和尾車的動力學性能較差;隨風速增大時，各節(jié)車的動力學性能逐漸變差，且風速在30至40m/s區(qū)間內時，傾覆系數(shù)、輪重減載率、脫軌系數(shù)和輪軌橫向力參數(shù)增加幅度最大;當車速增大時，中間車和尾車動力學性能逐漸惡化，且在車速超過200km/h時，中間車和尾車動力學性能惡化程度增加，而頭車隨車速增加動力學性能逐漸改善。研究結果還說明，大風對于列車動力學性能的影響主要由側向力決定，其余力和力矩對