實測陣風(fēng)下的車輛脫軌安全性研究.pdf

1、我國地域廣闊氣候條件復(fù)雜，長期受到大風(fēng)天氣的影響，因此動車組在運行過程中就不可避免的會受到橫風(fēng)的干擾，我國沿海的臺風(fēng)天氣和西北的大風(fēng)天氣都對動車組的運行安全性提出了更高的要求。目前，我國“一帶一路”戰(zhàn)略正在加緊實施，西北的蘭新線是西出國門連接歐亞的咽喉要道，同時蘭新線要穿越我國著名的“百里風(fēng)區(qū)”，因此盡早研究橫風(fēng)作用下動車組運動機(jī)理就顯得越來越重要。本文結(jié)合高速動車組大風(fēng)試驗和運行過程中出現(xiàn)的安全性問題，圍繞機(jī)理分析和仿真計算，研究了不

2、同橫風(fēng)作用下動車組頭車運動姿態(tài)和安全性指標(biāo)的變化規(guī)律。詳細(xì)的研究內(nèi)容如下:
　　(1)建立了動車組頭車精確的非線性動力學(xué)模型，考慮了非線性輪軌接觸關(guān)系、非線性蠕滑力、懸掛參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的非線性特性。建立了定常風(fēng)模型、瞬態(tài)中國帽風(fēng)模型、非定常隨機(jī)風(fēng)模型和基于實測氣壓值的實測陣風(fēng)風(fēng)載模型，采用靜力平衡原理將風(fēng)力和風(fēng)扭矩加載到動力學(xué)仿真模型的車體上。
　　(2)在蘭新線開展大風(fēng)試驗，實際測得車輛運行過程中的輪軌力，并在特殊風(fēng)載荷下

3、測得頭車迎風(fēng)側(cè)車輪脫軌系數(shù)超標(biāo)這一現(xiàn)象，針對這一特殊現(xiàn)象開展機(jī)理分析。從縱向蠕滑力產(chǎn)生搖頭力矩的角度分析了輪對的迎風(fēng)搖頭運動現(xiàn)象;針對所測脫軌系數(shù)在風(fēng)作用下的變化情況分為四個階段，分析了對應(yīng)的橫向蠕滑力、輪對重力在橫向的分量和橫向風(fēng)突變等情況共同作用下輪對的運動姿態(tài)變化情況，分析出迎風(fēng)側(cè)脫軌系數(shù)超標(biāo)的原因;推導(dǎo)了準(zhǔn)靜態(tài)作用下輪對運動簡化方程，仿真了分別單獨作用橫風(fēng)力和力矩情況下輪對的相對運動趨勢，驗證了簡化輪對方程的運動規(guī)律。
　

4、　(3)對施加定常風(fēng)載模型、帽子風(fēng)模型、隨機(jī)風(fēng)模型和實測風(fēng)載模型下的車輛動力學(xué)模型進(jìn)行仿真，研究了不同風(fēng)載荷加載京津軌道譜、武廣軌道譜和不加載軌道譜時候的脫軌系數(shù)、輪重減載率、輪軌橫向力、輪軌橫向力和傾覆系數(shù)。通過實測風(fēng)載仿真出試驗所測得的現(xiàn)象，研究了不加載軌道譜時不同風(fēng)載下車體、構(gòu)架和輪對相對運動姿態(tài)，詳細(xì)分析了實測風(fēng)載下輪對運動過程，驗證了機(jī)理分析的內(nèi)容。
　　(4)在實測風(fēng)載下研究車輛懸掛參數(shù)對脫軌系數(shù)等安全性指標(biāo)的靈敏度問