高速車輛轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性機(jī)理研究.pdf

1、鐵路運(yùn)輸憑借其運(yùn)量大、能耗少、速度快、成本低等優(yōu)勢，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了舉足輕重的作用。自世界第一條鐵路建成，鐵路運(yùn)輸一直備受各國關(guān)注，且不斷投入人力、財力和物力，促進(jìn)本國鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。
　　隨著車輛運(yùn)行速度的不斷提高，動態(tài)環(huán)境惡化，車輛的運(yùn)行性能產(chǎn)生了不同程度的惡化，其中橫向運(yùn)動穩(wěn)定性就是其中最為重要的一個問題，它涉及車輛臨界速度的確定。蛇行運(yùn)動作為高速列車發(fā)生的最為普遍的現(xiàn)象，是橫向運(yùn)動穩(wěn)定性問題的典型。當(dāng)車輛的運(yùn)行

2、速度大于車輛的臨界速度時，蛇行運(yùn)動隨即發(fā)生。劇烈的蛇行會加劇輪軌間的相互作用，產(chǎn)生輪軌磨耗磨損，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)脫軌事故。
　　如何確定和提高車輛的臨界速度，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做了大量的研究。車輛系統(tǒng)臨界速度的影響因素很多，如車輛結(jié)構(gòu)、軌道結(jié)構(gòu)、輪軌接觸狀態(tài)等。但是某一參數(shù)具體怎樣影響系統(tǒng)的臨界速度則少有研究。
　　由于輪軌之間的自旋蠕滑，系統(tǒng)的運(yùn)動方程式中出現(xiàn)了一個反對稱的陀螺矩陣，陀螺力如何影響系統(tǒng)穩(wěn)定性也少有研究。

3、　　所以本文基于穩(wěn)定性的各種理論，建立車輛轉(zhuǎn)向架的運(yùn)動方程，從轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)出發(fā)，尋找影響轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性的根本原因以及陀螺力對轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性的影響，主要工作有:
　　(1)分析了國內(nèi)穩(wěn)定性研究的相關(guān)理論，總結(jié)出穩(wěn)定性理論在車輛系統(tǒng)上的研究成果和應(yīng)用，對車輛系統(tǒng)運(yùn)動穩(wěn)定性的研究有個基本認(rèn)識。
　　(2)介紹多參數(shù)力學(xué)系統(tǒng)及其特征，對完整力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，闡述了完整力學(xué)系統(tǒng)的建模方法和基本原理，了解其方程的各個組成部分，介紹了完整力學(xué)

4、系統(tǒng)的兩個穩(wěn)定性判據(jù)，針對系統(tǒng)中存在的陀螺項，得到了陀螺力穩(wěn)定性相關(guān)理論，并定義了系統(tǒng)的穩(wěn)定性系數(shù)和陀螺力貢獻(xiàn)率。
　　(3)采用牛頓——歐拉法，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)向架的橫向運(yùn)動方程，將其寫成完整力學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)方程形式，運(yùn)用Seyranian提出的極值不等式判據(jù)推導(dǎo)出轉(zhuǎn)向架的臨界速度公式。
　　(4)分析轉(zhuǎn)向架臨界速度的影響因素和影響程度以及各參數(shù)對陀螺力貢獻(xiàn)率的影響，采用Seyranian極值不等式判據(jù)分析陀螺力如何影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性