【摘要】：我國高速列車具有運(yùn)行速度高、運(yùn)行時(shí)間長和運(yùn)行地域廣的特點(diǎn),因此列車在長期服役過程中相關(guān)動(dòng)力學(xué)安全問題更為突出,如不同運(yùn)行環(huán)境下的脫軌安全性問題、局部線路輪軌匹配不佳造成的蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問題、連掛救援列車制動(dòng)產(chǎn)生的沖擊及其安全性問題等。本文緊緊圍繞高速列車線路試驗(yàn)和運(yùn)行中出現(xiàn)的與動(dòng)力學(xué)相關(guān)的安全性問題,結(jié)合機(jī)理分析、數(shù)值計(jì)算和線路測試,深入開展運(yùn)行安全評(píng)判方法及其應(yīng)用研究。具體的研究工作如下：(1)針對(duì)高速列車相關(guān)動(dòng)力學(xué)安全問題,開展了運(yùn)行安全性評(píng)判方法研究。詳細(xì)研究了國內(nèi)外現(xiàn)有動(dòng)態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)脫軌評(píng)判方法；根據(jù)單輪對(duì)受力狀態(tài),推導(dǎo)了準(zhǔn)靜態(tài)爬軌脫軌準(zhǔn)則,采用輪軸脫軌系數(shù)和輪重減載率的聯(lián)合安全域進(jìn)行脫軌安全評(píng)估。綜述了不同的蛇行失穩(wěn)評(píng)估方法,如極限環(huán)判據(jù)、輪軌作用力和構(gòu)架橫向加速度判據(jù)；基于剛體運(yùn)動(dòng)假設(shè),研究了構(gòu)架橫向加速度報(bào)警機(jī)理,分析了蛇行運(yùn)動(dòng)形式和測點(diǎn)位置對(duì)加速度的影響。針對(duì)連掛救援動(dòng)車組制動(dòng)引起的縱向沖擊問題,研究車鉤承壓偏轉(zhuǎn)行為及其穩(wěn)鉤機(jī)理,根據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果制定連掛救援列車的運(yùn)行安全限值。(2)建立了車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,分析不同輪軌蠕滑模型和接觸參數(shù)的影響規(guī)律；通過滾振試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn),從懸掛系統(tǒng)自振頻率、蛇行運(yùn)動(dòng)分岔圖和運(yùn)行平穩(wěn)性響應(yīng)等方面,驗(yàn)證了車輛動(dòng)力學(xué)模型的有效性。建立了列車和車鉤緩沖器系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,詳細(xì)考慮了車鉤運(yùn)動(dòng)自由度、緩沖器遲滯特性和非線性邊界約束條件；通過連掛救援列車線路制動(dòng)試驗(yàn),從車鉤縱向力、緩沖器位移、車間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、車輛沖擊響應(yīng)等方面,驗(yàn)證了列車-鉤緩模型的有效性。(3)提出一種輪軌力間接測量方法,根據(jù)輪對(duì)受力狀態(tài),通過軸箱轉(zhuǎn)臂應(yīng)變、鋼簧位移、軸箱加速度等物理量進(jìn)行輪軌力識(shí)別。提出不同運(yùn)用條件下的具體測試方法,通過動(dòng)力學(xué)模型仿真和典型線路試驗(yàn),驗(yàn)證了輪軌力間接測量方法的有效性。針對(duì)典型線路運(yùn)行條件,包括線路動(dòng)態(tài)通過、準(zhǔn)靜態(tài)曲線通過和側(cè)風(fēng)環(huán)境運(yùn)行等,進(jìn)行不同脫軌評(píng)估準(zhǔn)則對(duì)比研究。修正了輪軸脫軌系數(shù)和輪重減載率聯(lián)合評(píng)估準(zhǔn)則的安全域,結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行脫軌安全評(píng)估。(4)通過線路動(dòng)力學(xué)測試、滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)和仿真分析,研究了一次蛇行和二次蛇行的發(fā)生機(jī)理和表現(xiàn)形式。深入分析了車輛系統(tǒng)主要懸掛參數(shù)、輪軌型面匹配對(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。采用蛇行失穩(wěn)判據(jù)和運(yùn)行安全性判據(jù),對(duì)不同表現(xiàn)形式和分岔類型的蛇行運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)行安全性評(píng)估。(5)基于列車-車鉤緩沖器模型,詳細(xì)考慮車鉤內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)關(guān)系,仿真再現(xiàn)列車連掛救援時(shí)制動(dòng)引起的沖擊效應(yīng)以及壓鉤偏轉(zhuǎn)行為。針對(duì)典型的救援連掛編組,進(jìn)行連掛救援動(dòng)車組緊急制動(dòng)分析、不同制動(dòng)檔位分析以及運(yùn)行安全性分析,對(duì)于救援動(dòng)車組允許施加的制動(dòng)檔位給出建議,提出提高連掛救援列車運(yùn)行安全性的有效措施。
【圖文】：

圖１－１本文主要結(jié)構(gòu)安排框圖逡逑

中也迫切需要對(duì)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法、預(yù)防和解決措施等方面開展具體的研究。本章主逡逑要針對(duì)高速列車脫軌機(jī)理和評(píng)判方法、蛇行失穩(wěn)評(píng)判準(zhǔn)則、列車連掛縱向操縱安全性評(píng)逡逑估等方面進(jìn)行研究，主要框架如圖２－１所示。高速列車脫軌安全評(píng)判內(nèi)容包括輪對(duì)爬軌逡逑脫軌機(jī)理、準(zhǔn)靜態(tài)脫軌評(píng)判準(zhǔn)則和動(dòng)態(tài)脫軌評(píng)判，蛇行失穩(wěn)安全性可采用輪軌作用力和逡逑車輛振動(dòng)響應(yīng)兩種方式進(jìn)行評(píng)估，，列車縱向操縱安全性主要考察車鉤縱向作用力、車鉤Ｊ逡逑水平和垂向擺角及其在其他方向分量可能造成的脫軌問題。為了進(jìn)一步對(duì)服役中的高速逡逑列車進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行安全性評(píng)估，本文提出了一種輪軌力間接測量方法，對(duì)高速動(dòng)車組的逡逑脫軌安全性、蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及連掛運(yùn)行安全性進(jìn)行評(píng)估。逡逑圼速列車脫軌安全邋＞邋ｆ輪對(duì)爬軌脫］＾靜態(tài)脫軌１邋＾態(tài)脫軌評(píng)］邐輪氼＿＾力n,逡逑評(píng)判邋￣邋軌機(jī)理邐評(píng)判邐判邐、邐？逡逑＾邐＾邐Ｊ邋＼邐一逡逑１邋ｒ邐，＇逡逑ｆ邐Ｎ邋ｆ邐、邐ｆ邐＼逡逑高速列單化巧失穩(wěn)邐［￥￡軌作用力＾邋ｆ構(gòu)架橫向加１邋ｆ車體振動(dòng)響１邋ｊ逡逑安全評(píng)估邐ｗｍ邐速度邐ｍ邐＾邐１邋ＭＳ胃逡逑、＇邐Ｊ邋、邐Ｊ邋Ｎ邐邐Ｊ逡逑ｅ＇＿邐－邋Ｊ邋、、邐邐Ｊ邐Ｖ．邐Ｊ逡逑Ｒ邐＊邋Ｉ邐（邐￣￣＇￣＇１逡逑高速列車級(jí)向操縱邐ｆ車鉤繳向作１邋ｆ車構(gòu)水平垂１邋－邐ｒｚｒｚＴＺＺＴ＇逡逑．安全評(píng)估‘—＊巧力邐向搖角？車輛巧竹響應(yīng)逡逑Ｖ—－—Ｊ邋＾邐—Ｊ邐［邐邐Ｊ逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U298

【參考文獻(xiàn)】

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6 李奕t

本文編號(hào)：2531122