高速列車(chē)相關(guān)運(yùn)行安全性問(wèn)題研究.pdf

1、我國(guó)高速列車(chē)具有運(yùn)行速度高、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)和運(yùn)行地域廣的特點(diǎn)，因此列車(chē)在長(zhǎng)期服役過(guò)程中相關(guān)動(dòng)力學(xué)安全問(wèn)題更為突出，如不同運(yùn)行環(huán)境下的脫軌安全性問(wèn)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(wèn)題、連掛救援列車(chē)制動(dòng)產(chǎn)生的沖擊及其安全性問(wèn)題等。本文緊緊圍繞高速列車(chē)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(wèn)題，結(jié)合機(jī)理分析、數(shù)值計(jì)算和線路測(cè)試，深入開(kāi)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(chē)相關(guān)動(dòng)力學(xué)安全問(wèn)

2、題，開(kāi)展了運(yùn)行安全性評(píng)判方法研究。詳細(xì)研究了國(guó)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(cè)點(diǎn)位置對(duì)加速度的影響。針對(duì)連掛救援動(dòng)車(chē)組制動(dòng)引起的縱向沖擊問(wèn)題，研究車(chē)鉤承壓偏轉(zhuǎn)行為及其穩(wěn)鉤機(jī)理，根據(jù)理論分析

3、和試驗(yàn)結(jié)果制定連掛救援列車(chē)的運(yùn)行安全限值。
　　(2)建立了車(chē)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(guò)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(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型的有效性。建立了列車(chē)和車(chē)鉤緩沖器系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，詳細(xì)考慮了車(chē)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(guò)連掛救援列車(chē)線路制動(dòng)試驗(yàn)，從車(chē)鉤縱向力、緩沖器位移、車(chē)間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、車(chē)輛沖擊響應(yīng)等方面，驗(yàn)證了列

4、車(chē)-鉤緩模型的有效性。
　　(3)提出一種輪軌力間接測(cè)量方法，根據(jù)輪對(duì)受力狀態(tài)，通過(guò)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(cè)試方法，通過(guò)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(cè)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(guò)、準(zhǔn)靜態(tài)曲線通過(guò)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。<

5、br>　　(4)通過(guò)線路動(dòng)力學(xué)測(cè)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(chē)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(lèi)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(chē)-車(chē)鉤緩沖器模型，詳細(xì)考慮車(chē)鉤內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，仿真再現(xiàn)列車(chē)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