重載列車縱向和橫向載荷研究.pdf

1、重載運(yùn)輸是世界鐵路貨物運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展的重要方向。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，世界上幅員遼闊且貨運(yùn)量大的國(guó)家都開行了重載列車。近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，貨物運(yùn)量劇增，對(duì)鐵路運(yùn)輸能力提出了更高的要求。
　　 發(fā)展高速重載運(yùn)輸，是我國(guó)提高鐵路運(yùn)輸效率、降低運(yùn)營(yíng)成本的主要手段。隨著重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，我國(guó)將來(lái)極有可能開發(fā)更大軸重的2萬(wàn)噸或牽引噸數(shù)更高的重載貨運(yùn)列車。但隨著機(jī)車牽引噸數(shù)和列車長(zhǎng)度的增加，車體和車鉤緩沖裝置所承受的縱向、橫向動(dòng)態(tài)載

2、荷急劇增大。急劇增大的車輛縱向、橫向載荷，不僅加劇了車體及車鉤緩沖系統(tǒng)部件的直接損傷和在動(dòng)載荷作用力下的疲勞破壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成斷鉤或脫鉤，影響列車運(yùn)行時(shí)的安全可靠性。因此，有必要對(duì)重載列車的縱向及橫向載荷進(jìn)行研究，以保證重載列車運(yùn)行的安全。
　　 基于以上原因，本文開展對(duì)重載列車的縱向和橫向載荷的研究。具體來(lái)說(shuō)，本論文主要做了以下幾方面的研究:
　　 1.根據(jù)列車縱向動(dòng)力學(xué)理論建立了列車縱向動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算模型，模型中充

3、分考慮了列車所受的各種作用力，建立了列車的縱向動(dòng)力學(xué)方程組，并采用標(biāo)準(zhǔn)四階龍格-庫(kù)塔法對(duì)其進(jìn)行求解。
　　 2.對(duì)不同牽引重量的編組列車在不同工況下進(jìn)行縱向車鉤力的仿真計(jì)算。結(jié)果表明，單編列車牽引工況下最大車鉤力為拉鉤力，出現(xiàn)在列車前部，制動(dòng)工況時(shí)最大壓鉤力出現(xiàn)在列車的約2/3處;較小的車鉤間隙有利于減小最大車鉤力的數(shù)值;“1+2+1”組合重載列車同步制動(dòng)的動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)于滯后2s制動(dòng)，列車在低速運(yùn)行的狀態(tài)下實(shí)施緊急制動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大

4、的車鉤力。
　　 3.根據(jù)車輛在曲線上的位置，計(jì)算出縱向車鉤力的橫向分量，并將橫向分量轉(zhuǎn)換到心盤處;根據(jù)三大件貨車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，適當(dāng)簡(jiǎn)化自由度，建立了橫向動(dòng)力學(xué)模型;根據(jù)Hertz接觸理論和Kalker線性蠕滑理論，求得輪軌間蠕滑力;采用Newmark顯式積分法對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行求解。
　　 4.對(duì)貨車進(jìn)行曲線通過(guò)仿真計(jì)算，通過(guò)改變線路的緩和曲線長(zhǎng)度和曲線半徑，分析其對(duì)車輛曲線通過(guò)動(dòng)力學(xué)性能所產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，當(dāng)車