重載貨車軸重與速度匹配關系研究.pdf

1、鐵路重載運輸以其運量大、能耗低、污染輕、占地少以及安全性高等綜合優(yōu)勢，在世界許多國家得到了迅速發(fā)展。實現(xiàn)重載運輸有兩個途徑。一是擴大列車編組，增加列車長度，開行長大列車;二是提高車輛軸重，加大車輛的每延米重量，發(fā)展大軸重貨車。我國鐵路貨運模式是提速與重載并舉，提高列車載重還必須兼顧一定的行車速度，以充分提高線路運輸能力。但無論是軸重還是速度增加，車輛與線路的相互作用都會增強，造成軌道結構破壞及線路變形，車輛和線路建設及養(yǎng)修費用增加，從而

2、影響鐵路重載運輸?shù)恼w效益。因此，開展鐵路重載貨車與軌道動態(tài)相互作用研究，明確貨車軸重與速度合理匹配關系，已成為我國鐵路實現(xiàn)重載運輸需開展的基礎性研究課題之一。
　　本文以車輛-軌道耦合動力學理論體系為基礎，回顧了國內外重載鐵路技術以及車輛-軌道耦合動力學和輪軌關系研究的歷史與現(xiàn)狀，針對重載鐵路貨車和重載線路結構特點，將重載貨車與軌道作為一個耦合大系統(tǒng)，以車輛動力學、軌道動力學為基礎，以輪軌關系為紐帶，應用數(shù)值仿真的方法研究重載貨

3、車輪軌作用特性，對軸重與速度合理匹配關系進行系統(tǒng)分析。
　　仿真分析的可靠性依賴于模型的正確性，而模型的正確性則取決于其物理逼真性。為此，本文首先根據(jù)三大件轉向架、交叉支撐轉向架和副構架徑向轉向架及其重載鐵路軌道的結構特點，分別建立了重載貨車-軌道空間耦合動力學分析模型。模型中將重載貨車視為多剛體系統(tǒng)，充分考慮了車體、搖枕、側架、輪對的橫向、垂向、縱向、側滾、搖頭、點頭自由度以及車輛懸掛系統(tǒng)的各種非線性因素，對交叉支撐連接裝置和副

4、構架徑向連接裝置進行了橫向、垂向和縱向的三向剛度模擬，對各運動部件進行了詳細的受力分析，并建立了相應的振動運動方程。軌道模型采用三層連續(xù)離散點支承的無限長Euler梁模型?？紤]鋼軌的垂向、橫向和扭轉自由度;軌枕視為剛性體，考慮軌枕的垂向、橫向以及剛體轉動;道床離散為剛性質量塊，道床塊之間由剪切剛度元件和剪切阻尼元件相連，只考慮道床的垂向振動。
　　輪軌關系是車輛和軌道之間相互作用的聯(lián)系紐帶。本文詳細論述了應用輪軌空間接觸幾何關系、

5、輪軌法向Hertz非線性彈性接觸理論、輪軌切向蠕滑理論進行車輛-軌道耦合動力學分析的原理，編寫和調試完成了重載貨車-軌道耦合動力學仿真計算分析程序，對其主要功能進行了介紹。本文對國內外有關車輛和軌道的輪軌低動力作用性能評價指標，如輪軌垂向力、輪軌橫向力、輪軸橫向力、輪軌接觸應力、輪軌磨耗功、鋼軌、軌枕和道床垂向振動加速度等進行了詳細的歸納整理。
　　本文應用編寫的動力學仿真分析程序對不同類型貨車在各種線路條件下的不同軸重與速度匹配