基于车-线纵向动力仿真分析的高速铁路纵断面最小坡段长度研究

摘要

高速铁路发展必须以安全、可靠、舒适为前提，因而对线路平、纵断面的设计参数和技术标准都提出了更高的要求。作为纵断面设计技术标准之一的最小坡段长度，对铁路工程经济、列车运行状态、运行稳定性和旅客舒适度等方面都具有重要的影响。选取较小的最小坡段长度进行纵断面设计，可以降低工程费用，但同时也将降低列车运行平顺性及旅客舒适度。因此，如何选择合适的最小坡段长度限值达到最佳平衡，是十分现实且有意义的问题。
　　 本文在分析整车模型及单车模型受力的基础上，分别了建立安全、自动操纵、准确停车等多目标列车运行仿真模型和多质点的列车纵向作用力仿真模型，研究了最小坡段长度对列车的运行状态、运行稳定性的影响，主要工作如下：
　　 (1)本文在成渝客运专线的既定平面上，分别选取了不同最小坡段长度进行纵断面拉坡设计，得出不同方案的纵断面；通过编制列车运行仿真系统，模拟列车在上述纵断面上的运行情况，分析得出：随着最小坡段长度的增加，列车运行时间、能耗和铁路客运能力的变化很小，最小坡段长度对列车运行状况的影响较小。
　　 (2)考虑列车运行工况以及设置不同长度的分坡平段、不同坡度对纵向力的影响，并编制列车纵向作用力系统进行模拟计算，对最小坡段长度与列车纵向力的相关规律进行分析研究；通过研究得出：与牵引工况相比，紧急制动工况下最大车钩力明显高于牵引工况；列车在牵引或紧急制动工况下，最大车钩力均不超限且偏小，能够随着分坡平段长度的增加而趋于平稳；坡段长度在大于一定长度后，对最大车钩力影响很小；坡段长度对紧急制动最大纵向减速度的影响很小；证明了动车组采用密接式车钩，最大坡度代数差不受限制。
　　 (3)最后计算得出成渝客运专线上不同纵断面的主要工程费用与最小坡段长度的关系，验证和分析了高速铁路的主要工程费用随最小坡段长度变大而增加，两者变化趋势呈线性增长，最小坡段长度对工程经济的影响很大。