實測陣風下的車輛脫軌安全性研究.pdf

1、我國地域廣闊氣候條件復雜，長期受到大風天氣的影響，因此動車組在運行過程中就不可避免的會受到橫風的干擾，我國沿海的臺風天氣和西北的大風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“百里風區(qū)”，因此盡早研究橫風作用下動車組運動機理就顯得越來越重要。本文結合高速動車組大風試驗和運行過程中出現(xiàn)的安全性問題，圍繞機理分析和仿真計算，研究了不

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

3、測得頭車迎風側車輪脫軌系數(shù)超標這一現(xiàn)象，針對這一特殊現(xiàn)象開展機理分析。從縱向蠕滑力產(chǎn)生搖頭力矩的角度分析了輪對的迎風搖頭運動現(xiàn)象;針對所測脫軌系數(shù)在風作用下的變化情況分為四個階段，分析了對應的橫向蠕滑力、輪對重力在橫向的分量和橫向風突變等情況共同作用下輪對的運動姿態(tài)變化情況，分析出迎風側脫軌系數(shù)超標的原因;推導了準靜態(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)對施加定常風載模型、帽子風模型、隨機風模型和實測風載模型下的車輛動力學模型進行仿真，研究了不同風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載下車體、構架和輪對相對運動姿態(tài)，詳細分析了實測風載下輪對運動過程，驗證了機理分析的內容。
　　(4)在實測風載下研究車輛懸掛參數(shù)對脫軌系數(shù)等安全性指標的靈敏度問