隨著我國高速鐵路的蓬勃發(fā)展,軌道線路與車流密度不斷增加,車輛運行速度不斷提升,導(dǎo)致由車輛自身結(jié)構(gòu)與軌道線路激勵所引起的列車運行穩(wěn)定性問題日益增多并隨時威脅著行車安全。因此,在列車不斷提速的同時,我們也需要更加關(guān)注車輛的運行安全問題,對影響列車運行穩(wěn)定性的影響因素進行探究,以此來保證列車高速、安全的運行。機車蛇行運動穩(wěn)定性一直以來都是重點關(guān)注的問題,它是列車速度進一步提高的主要障礙。蛇行運動不僅破壞機車車輛運行平穩(wěn)性,而且還會使軌道線路產(chǎn)生變形,運動劇烈時還會引起脫軌事故�，F(xiàn)有的蛇行檢測標準是在構(gòu)架橫向加速度達到較大的閾值時才會產(chǎn)生蛇行失穩(wěn)報警,對于未達到標準閾值時的小幅蛇行失穩(wěn)并不能做出任何反應(yīng),雖然此時并未達到標準蛇行失穩(wěn),但小幅蛇行失穩(wěn)會影響乘坐舒適性、加劇輪軌磨耗,且隨時可能會變?yōu)闃藴噬咝惺Х�(wěn)。對于小幅蛇行運動的實時監(jiān)測以及研究小幅蛇行運動會在何種因素的影響下演變?yōu)闃藴噬咝惺Х�(wěn)可以較早的預(yù)警標準蛇行失穩(wěn),避免列車出現(xiàn)脫軌風(fēng)險。對于小幅蛇行運動的實時監(jiān)測已有大量學(xué)者做了相關(guān)的研究,本文旨在從車輛系統(tǒng)動力學(xué)方面來初步研究高速列車小幅蛇行運動。主要研究內(nèi)容為:（1）根據(jù)國內(nèi)某高速動車轉(zhuǎn)... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

極限環(huán)分岔形式對車輛的橫向運動穩(wěn)定性的影響分析圖

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第10頁輪對點頭轉(zhuǎn)動慣量0.118t*m2輪對搖頭轉(zhuǎn)動慣量0.693t*m2圖2-1SWTB-400非動力轉(zhuǎn)向架2.1.3整車動力學(xué)計算模型在SIMPACK中建模時我們需要將車輛系統(tǒng)抽象化，將所需要加入模型的各部件處理成剛體或柔體，再分析它們之間的聯(lián)結(jié)方式確定鉸接型號。然后根據(jù)元件之間的鉸接形式來確定車輛系統(tǒng)及各部分的拓撲關(guān)系。對于本文所建立的車輛系統(tǒng)，需要考慮選擇哪些體，每個體的自由度，體之間的力元，力元的種類和非線性因素等。在動力學(xué)建模時，將單節(jié)拖車視為由1個車體、2個構(gòu)架、4個輪對、8個軸箱組成，懸掛部件忽略質(zhì)量，視為力元。模型考慮的一系懸掛力有軸箱彈簧、垂向減振器和橡膠彈性定位節(jié)點，二系懸掛力有空氣彈簧、橫向減振器、抗蛇行減振器、抗側(cè)滾扭桿以及橫向止擋。為了突出所研究問題的重點并盡量與實際相符，便于計算，建模時進行了以下簡化：（1）輪對、構(gòu)架、車體、軸箱均視作剛體。懸掛系統(tǒng)的剛度比輪對、構(gòu)架、車體的剛度要小很多，因此可以把它們視作剛體。（2）不考慮軌道的彈性變形，只考慮不平順引起的激擾。（3）輪對在垂向上始終與鋼軌保持接觸，輪對具有輪緣上述模型作必要簡化可以減少復(fù)雜車輛系統(tǒng)的建模難度，同時又能保證系統(tǒng)的完整性。根據(jù)車輛參數(shù)表中的數(shù)據(jù)參數(shù)在SIMPACK軟件中搭建動力學(xué)系統(tǒng)模型，其基本步驟為輪對—轉(zhuǎn)向架—車體—軌道，拖車轉(zhuǎn)向架動力學(xué)模型如圖2-2所示，下面對該轉(zhuǎn)向架動力學(xué)模型各部分作詳細的分析與說明。

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第11頁圖2.2轉(zhuǎn)向架動力學(xué)模型前后兩輪對相對于軌道中線建立鉸接，采用7號鐵路鉸接，每一輪對能在x、y、z方向移動以及繞軸轉(zhuǎn)動。每一輪對共有6個自由度，其中獨立自由有四個分別為輪對的橫移、伸縮、搖頭、點頭，輪對的浮沉和側(cè)滾自由度與輪軌非線性接觸幾何關(guān)系有關(guān)。左右軸箱與輪對進行鉸接，采用2號鉸接，2號鉸接只有一個自由度即繞y方向旋轉(zhuǎn)，所以軸箱只有一個點頭自由度。構(gòu)架鉸接點坐標與輪對一致，同樣采用7號鉸接，每一構(gòu)架均有6個自由度。構(gòu)架與輪對之間為一系彈簧懸掛系統(tǒng)，通過彈簧力元來模擬鏈接輪對與構(gòu)架，這其中包括軸箱彈簧、垂向減振器和橡膠彈性定位節(jié)點，通過輸入彈簧三個方向的剛度來確定彈簧的特性。在構(gòu)架上建立了一個虛車體，用以連接構(gòu)架與車體，虛車體不設(shè)質(zhì)量質(zhì)心采用0號鉸接沒有自由度。構(gòu)架與車體之間通過二系懸掛連接，包括空氣彈簧、橫向減振器、抗蛇行減振器、抗側(cè)滾扭桿以及橫向止擋等，也用相應(yīng)的彈簧力元進行模擬，其中考慮了一些彈簧剛度與阻尼的非線性特性。該系統(tǒng)車體、構(gòu)架、輪對均取6個自由度（浮沉、橫移、伸縮、搖頭、點頭、側(cè)滾），軸箱只取1個點頭自由度，系統(tǒng)共計50個自由度（見表2-2）。在SIMPACK中建立的高速列車拖車整車動力學(xué)模型如圖2-3所示，軸箱定位方式為轉(zhuǎn)臂式。在該模型中需要對輪軌接觸非線性和懸掛系統(tǒng)非線性作進一步處理[41]。表2-2系統(tǒng)自由度車輛部件數(shù)量橫向縱向垂向搖頭點頭側(cè)滾車體1√√√√√√構(gòu)架2√√√√√√輪對4√√√√√√軸箱8√

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于MEEMD香農(nóng)熵-LSSVM的高速列車蛇行失穩(wěn)診斷方法[J]. 葉運廣,寧靜,種傳杰,崔萬里,劉棋.  計算機應(yīng)用研究. 2017(04)
[2]車輛系統(tǒng)的多個蛇行運動[J]. 高學(xué)軍,李映輝,關(guān)慶華.  振動與沖擊. 2015(11)
[3]Influences of aerodynamic loads on hunting stability of high-speed railway vehicles and parameter studies[J]. Xiao-Hui Zeng,Han Wu,Jiang Lai,Hong-Zhi Sheng.  Acta Mechanica Sinica. 2014(06)
[4]輪軌匹配對高速列車動力學(xué)性能的影響[J]. 麥國耀,戴煥云.  計算機輔助工程. 2013(06)
[5]輪軌接觸幾何非線性特征參數(shù)[J]. Oldrich Polach,叢日出.  國外鐵道車輛. 2013(02)
[6]考慮非線性輪軌關(guān)系的高速客車橫向動力學(xué)研究[J]. 馬彪,丁旺才,李國芳.  動力學(xué)與控制學(xué)報. 2012(04)
[7]Influence of Vehicle Parameters on Critical Hunting Speed Based on Ruzicka Model[J]. CUI Dabin1,LI Li1,*,JIN Xuesong2,XIAO Xinbiao2,and DING Junjun1 1 School of Mechanical Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China 2 State Key Laboratory of Traction Power,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(03)
[8]高速轉(zhuǎn)向架非線性穩(wěn)定性及安全裕度對策[J]. 樸明偉,梁樹林,孔維剛,兆文忠.  振動與沖擊. 2011(08)
[9]高速車輛橫向穩(wěn)定性的非線性影響因素研究[J]. 梁樹林,樸明偉,張祥杰,兆文忠.  鐵道學(xué)報. 2009(05)
[10]用于高速車輛動態(tài)仿真的軌道譜分析[J]. 王福天,周勁松,任利惠.  鐵道學(xué)報. 2002(05)

博士論文
[1]高速列車齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性研究[D]. 黃冠華.西南交通大學(xué) 2015
[2]鐵道車輛運動穩(wěn)定性及分岔類型研究[D]. 董浩.西南交通大學(xué) 2014
[3]高速列車橫向運動穩(wěn)定性和動態(tài)脫軌理論分析及評價方法研究[D]. 孫麗霞.中國鐵道科學(xué)研究院 2014
[4]鐵路有砟軌道下沉及高低不平順發(fā)展預(yù)測研究[D]. 高建敏.西南交通大學(xué) 2008

碩士論文
[1]線路不平順頻域特性對車輛動力學(xué)性能的影響[D]. 周曉莉.西南交通大學(xué) 2015
[2]高速動車曲線通過動態(tài)性能仿真研究[D]. 楊茜茜.中南大學(xué) 2013
[3]基于FPGA的高速列車轉(zhuǎn)向架蛇行失穩(wěn)檢測裝置[D]. 蔡里軍.西南交通大學(xué) 2012



本文編號：3265322