铰接式动车组动力学特性研究

摘要

随着我国干线铁路和城市轨道交通建设的快速发展，对各种轨道车辆的研究也越来越多。尽管现阶段我国有不少轨道交通车辆类型，但绝大部分是基于传统车辆转向架技术。铰接式车辆因其独有的结构特点和优势，在国外被大量运用于高速列车、城市轨道交通车辆和快速货运车辆，具有广阔的应用前景。而我国对于铰接式车辆的研究和运用起步较晚，并且主要集中于采用车体铰接形式的城市低地板车辆。铰接式车辆以其自身的结构特点，与传统车辆相比主要优势在于:减小了车辆系统与外界的相互作用力和激扰;提高了车辆系统的运行整体性;具有良好的车辆曲线通过性;能更好的满足城市轨道车辆的低地板特性。
　　本文的研究对象是采用铰接式转向架结构的铰接式动车组。首先介绍了铰接式车辆的结构特点、运用优势以及国内外铰接式车辆的发展状况。随后，利用多体系统动力学软件SIMPACK建立了3辆编组形式的铰接式动车组仿真模型，并计算分析了动车组的运行稳定性、运行平稳性、平面曲线通过性以及竖曲线通过性，且计算结果均满足GB/T5599-1985和UIC518相关标准，其中铰接式动车组车间连接处的垂向平稳性要差于车组端部，但均达到了相关标准的优级评价。
　　利用所建立的3辆编组铰接式动车组仿真模型，在原有参数基础上，分析了铰接牵引装置的铰接刚度对动车组动力学性能的影响。计算结果表明，铰接牵引装置的径向刚度、轴向刚度以及偏转刚度会影响铰接式动车组的相关动力学性能，并在一定刚度范围内呈现较大变化。由于车体间连接采用了铰接式转向架的结构，相邻车体间的相对点头幅度较小，从而扭转刚度在一定变化范围内对车辆的动力学性能影响不明显。
　　最后，为研究编组长度对铰接式动车组动力学性能的影响情况，论文分析了几种典型编组长度下的铰接式动车组动力学性能。结果表明，由于编组长度的改变造成铰接式转向架的承载形式发生变化，铰接式动车组的失稳临界速度、车辆间连接处的运行平稳性以及轮轨作用力、脱轨系数、轮重减载率、轮对磨耗功率等指标均有不同程度的改变。而编组长度的改变对车组端部处的车辆平稳性及轮轨作用力、脱轨系数、轮重减载率等指标的影响则较小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题背景和研究意义

1．2 铰接式车辆的结构

1．2．1 车体铰接形式的铰接式车辆

1．2．2 转向架铰接形式的铰接式车辆

1．3 铰接式车辆的主要优势

1．4 铰接式车辆的发展状况

1．4．1 国内外采用转向架铰接形式的铰接式车辆

1．4．2 国内外采用车体铰接形式的铰接式车辆

1．5 本文的主要工作

第2章 铰接式动车组结构分析及建模

2．1 铰接式动车组主要技术参数

2．1．1 最高运行速度

2．1．2 列车组成

2．1．3 转向架基本结构

2．1．4 铰接牵引装置

2．2 铰接式动车组动力学模型

2．2．1 模型假设和非线性处理

2．2．2 车辆动力学模型

2．3 本章小结

第3章 铰接式动车组动力学性能计算与分析

3．1 车辆动力学性能评价指标

3．1．1 车辆运行稳定性

3．1．2 车辆运行平稳性

3．1．3 车辆运行安全性

3．2 轨道激扰

3．2．1 轨道不平顺

3．2．2 轨道谱

3．3 铰接式动车组动力学分析

3．3．1 运行稳定性

3．3．2 运行平稳性

3．3．3 平面曲线通过性

3．3．4 竖曲线通过性

3．4 本章小结

第4章 铰接牵引装置铰接刚度对车辆动力学性能影响

4．1 径向刚度

4．2 轴向刚度

4．3 偏转刚度

4．4 扭转刚度

4．5 本章小结

第5章 编组长度对车辆动力学性能影响

5．1 运行稳定性

5．2 运行平稳性

5．3 平面曲线通过性

5．4 竖曲线通过性

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文