车轮踏面磨耗及轮径差对高速动车组动力学性能影响研究

摘要

随着铁路客运的高速发展，车轮缺陷成为影响列车运行安全性和稳定性的一个重要因素。车轮踏面磨耗和车轮轮径差是车轮缺陷的主要表现形式，为保证列车在高速运行下的安全性和稳定性，需要研究车轮缺陷对车辆动力学性能的影响。 本论文以高速旅客列车CRH2-300为研究对象，应用多体动力学软件SIMPACK建立高速车辆动力学模型，采用数值计算方法，研究了列车在存在不同车轮轮径差及踏面磨耗缺陷工况下的运行特性，分析了高速列车的轮轨作用力及主要动力学参数在不同缺陷工况下的变化特征。通过统计脱轨系数、倾覆系数和轮重减载率等列车运行安全性指标及乘坐舒适度指标，并结合相关动力学标准，提出了CRH2高速动车组轮径差允许限度。 本论文在分析车轮磨耗及轮径差对高速车辆动力学特性的影响方面，具有一定的借鉴和参考意义，对保证高速旅客列车的安全可靠运行有一定的指导意义，并将为制定相关标准提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1 选题背景及选题意义

1.1.1 高速铁路发展简史

1.1.2 中国特色的高速铁路发展之路

1.1.3 选题意义

1.2 论文的主要工作

2 高速车辆动力学模型建立

2.1 SIMPACK简介及多体动力学基本原理

2.1.1 SIMPACK简介

2.1.2 多体动力学基本原理

2.2 CRH2—300动力学建模过程

2.2.1 CRH2—300动力学模型系统自由度

2.2.2 CRH2—300横向垂向动力学模型拓扑结构

2.2.3 建模所做假设及模型中的非线性因素

2.2.4 模型结构

2.2.5 模型结构参数

2.3 模型中非线性因素的处理

2.3.1 非线性轮轨接触几何关系

2.3.2 空气弹簧特性

2.3.3 液压减振器与横向止挡的非线性特性

2.4 轨道激扰

2.5 本章小结

3 踏面磨耗对车辆动力学性能的影响

3.1 列车系统动力学性能评价标准

3.1.1 列车抗脱轨稳定性评估标准

3.1.2 轨道结构动力作用评价指标

3.1.3 列车运行的平稳性及评价指标

3.2 踏面磨耗前后对比

3.2.1 踏面磨耗前后外形对比

3.2.2 踏面磨耗前后轮轨接触状态对比

3.3 仿真结果比较分析

3.3.1 轮轨力、轴箱弹簧力、定位转臂力

3.3.2 脱轨系数、轮对减载率、舒适度指标

3.4 本章小结

4 轮径差对车辆动力学性能的影响

4.1 转向架存在轮径差的受力分析

4.2 转向架存在轮径差的运动状态分析

4.3 仿真结果统计与分析

4.3.1 单个轮对轮径差

4.3.2 等值反相轮径差

4.3.3 单个轮对轮径差与等值反相轮径差比较

4.4 本章小结

5 踏面磨耗及轮径差对车辆动力学性能的影响

5.1 踏面的轮轨接触关系分析

5.2 仿真结果统计与分析

5.3 踏面磨耗前后及踏面磨耗加轮径差三种工况仿真结果对比

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 今后工作的展望

参考文献

作者简历