重載貨車(chē)軸重與速度匹配關(guān)系研究.pdf

1、鐵路重載運(yùn)輸以其運(yùn)量大、能耗低、污染輕、占地少以及安全性高等綜合優(yōu)勢(shì)，在世界許多國(guó)家得到了迅速發(fā)展。實(shí)現(xiàn)重載運(yùn)輸有兩個(gè)途徑。一是擴(kuò)大列車(chē)編組，增加列車(chē)長(zhǎng)度，開(kāi)行長(zhǎng)大列車(chē);二是提高車(chē)輛軸重，加大車(chē)輛的每延米重量，發(fā)展大軸重貨車(chē)。我國(guó)鐵路貨運(yùn)模式是提速與重載并舉，提高列車(chē)載重還必須兼顧一定的行車(chē)速度，以充分提高線路運(yùn)輸能力。但無(wú)論是軸重還是速度增加，車(chē)輛與線路的相互作用都會(huì)增強(qiáng)，造成軌道結(jié)構(gòu)破壞及線路變形，車(chē)輛和線路建設(shè)及養(yǎng)修費(fèi)用增加，從而

2、影響鐵路重載運(yùn)輸?shù)恼w效益。因此，開(kāi)展鐵路重載貨車(chē)與軌道動(dòng)態(tài)相互作用研究，明確貨車(chē)軸重與速度合理匹配關(guān)系，已成為我國(guó)鐵路實(shí)現(xiàn)重載運(yùn)輸需開(kāi)展的基礎(chǔ)性研究課題之一。
　　本文以車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論體系為基礎(chǔ)，回顧了國(guó)內(nèi)外重載鐵路技術(shù)以及車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)和輪軌關(guān)系研究的歷史與現(xiàn)狀，針對(duì)重載鐵路貨車(chē)和重載線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將重載貨車(chē)與軌道作為一個(gè)耦合大系統(tǒng)，以車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、軌道動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，以輪軌關(guān)系為紐帶，應(yīng)用數(shù)值仿真的方法研究重載貨

3、車(chē)輪軌作用特性，對(duì)軸重與速度合理匹配關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)分析。
　　仿真分析的可靠性依賴(lài)于模型的正確性，而模型的正確性則取決于其物理逼真性。為此，本文首先根據(jù)三大件轉(zhuǎn)向架、交叉支撐轉(zhuǎn)向架和副構(gòu)架徑向轉(zhuǎn)向架及其重載鐵路軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別建立了重載貨車(chē)-軌道空間耦合動(dòng)力學(xué)分析模型。模型中將重載貨車(chē)視為多剛體系統(tǒng)，充分考慮了車(chē)體、搖枕、側(cè)架、輪對(duì)的橫向、垂向、縱向、側(cè)滾、搖頭、點(diǎn)頭自由度以及車(chē)輛懸掛系統(tǒng)的各種非線性因素，對(duì)交叉支撐連接裝置和副

4、構(gòu)架徑向連接裝置進(jìn)行了橫向、垂向和縱向的三向剛度模擬，對(duì)各運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析，并建立了相應(yīng)的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程。軌道模型采用三層連續(xù)離散點(diǎn)支承的無(wú)限長(zhǎng)Euler梁模型。考慮鋼軌的垂向、橫向和扭轉(zhuǎn)自由度;軌枕視為剛性體，考慮軌枕的垂向、橫向以及剛體轉(zhuǎn)動(dòng);道床離散為剛性質(zhì)量塊，道床塊之間由剪切剛度元件和剪切阻尼元件相連，只考慮道床的垂向振動(dòng)。
　　輪軌關(guān)系是車(chē)輛和軌道之間相互作用的聯(lián)系紐帶。本文詳細(xì)論述了應(yīng)用輪軌空間接觸幾何關(guān)系、

5、輪軌法向Hertz非線性彈性接觸理論、輪軌切向蠕滑理論進(jìn)行車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析的原理，編寫(xiě)和調(diào)試完成了重載貨車(chē)-軌道耦合動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算分析程序，對(duì)其主要功能進(jìn)行了介紹。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)車(chē)輛和軌道的輪軌低動(dòng)力作用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，如輪軌垂向力、輪軌橫向力、輪軸橫向力、輪軌接觸應(yīng)力、輪軌磨耗功、鋼軌、軌枕和道床垂向振動(dòng)加速度等進(jìn)行了詳細(xì)的歸納整理。
　　本文應(yīng)用編寫(xiě)的動(dòng)力學(xué)仿真分析程序?qū)Σ煌?lèi)型貨車(chē)在各種線路條件下的不同軸重與速度匹配