實(shí)測(cè)陣風(fēng)下的車輛脫軌安全性研究.pdf

1、我國(guó)地域廣闊氣候條件復(fù)雜，長(zhǎng)期受到大風(fēng)天氣的影響，因此動(dòng)車組在運(yùn)行過(guò)程中就不可避免的會(huì)受到橫風(fēng)的干擾，我國(guó)沿海的臺(tái)風(fēng)天氣和西北的大風(fēng)天氣都對(duì)動(dòng)車組的運(yùn)行安全性提出了更高的要求。目前，我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略正在加緊實(shí)施，西北的蘭新線是西出國(guó)門(mén)連接歐亞的咽喉要道，同時(shí)蘭新線要穿越我國(guó)著名的“百里風(fēng)區(qū)”，因此盡早研究橫風(fēng)作用下動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)機(jī)理就顯得越來(lái)越重要。本文結(jié)合高速動(dòng)車組大風(fēng)試驗(yàn)和運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的安全性問(wèn)題，圍繞機(jī)理分析和仿真計(jì)算，研究了不

2、同橫風(fēng)作用下動(dòng)車組頭車運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和安全性指標(biāo)的變化規(guī)律。詳細(xì)的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)建立了動(dòng)車組頭車精確的非線性動(dòng)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(guó)帽風(fēng)模型、非定常隨機(jī)風(fēng)模型和基于實(shí)測(cè)氣壓值的實(shí)測(cè)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(dòng)力學(xué)仿真模型的車體上。
　　(2)在蘭新線開(kāi)展大風(fēng)試驗(yàn)，實(shí)際測(cè)得車輛運(yùn)行過(guò)程中的輪軌力，并在特殊風(fēng)載荷下

3、測(cè)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(duì)這一特殊現(xiàn)象開(kāi)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(duì)的迎風(fēng)搖頭運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象;針對(duì)所測(cè)脫軌系數(shù)在風(fēng)作用下的變化情況分為四個(gè)階段，分析了對(duì)應(yīng)的橫向蠕滑力、輪對(duì)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(duì)的運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化方程，仿真了分別單獨(dú)作用橫風(fēng)力和力矩情況下輪對(duì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，驗(yàn)證了簡(jiǎn)化輪對(duì)方程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
　

4、　(3)對(duì)施加定常風(fēng)載模型、帽子風(fēng)模型、隨機(jī)風(fēng)模型和實(shí)測(cè)風(fēng)載模型下的車輛動(dòng)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(shí)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(guò)實(shí)測(cè)風(fēng)載仿真出試驗(yàn)所測(cè)得的現(xiàn)象，研究了不加載軌道譜時(shí)不同風(fēng)載下車體、構(gòu)架和輪對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，詳細(xì)分析了實(shí)測(cè)風(fēng)載下輪對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，驗(yàn)證了機(jī)理分析的內(nèi)容。
　　(4)在實(shí)測(cè)風(fēng)載下研究車輛懸掛參數(shù)對(duì)脫軌系數(shù)等安全性指標(biāo)的靈敏度問(wèn)