高速列車相關(guān)運行安全性問題研究.pdf

1、我國高速列車具有運行速度高、運行時間長和運行地域廣的特點，因此列車在長期服役過程中相關(guān)動力學安全問題更為突出，如不同運行環(huán)境下的脫軌安全性問題、局部線路輪軌匹配不佳造成的蛇行運動穩(wěn)定性問題、連掛救援列車制動產(chǎn)生的沖擊及其安全性問題等。本文緊緊圍繞高速列車線路試驗和運行中出現(xiàn)的與動力學相關(guān)的安全性問題，結(jié)合機理分析、數(shù)值計算和線路測試，深入開展運行安全評判方法及其應用研究。具體的研究工作如下:
　　(1)針對高速列車相關(guān)動力學安全問

2、題，開展了運行安全性評判方法研究。詳細研究了國內(nèi)外現(xiàn)有動態(tài)和準靜態(tài)脫軌評判方法;根據(jù)單輪對受力狀態(tài)，推導了準靜態(tài)爬軌脫軌準則，采用輪軸脫軌系數(shù)和輪重減載率的聯(lián)合安全域進行脫軌安全評估。綜述了不同的蛇行失穩(wěn)評估方法，如極限環(huán)判據(jù)、輪軌作用力和構(gòu)架橫向加速度判據(jù);基于剛體運動假設，研究了構(gòu)架橫向加速度報警機理，分析了蛇行運動形式和測點位置對加速度的影響。針對連掛救援動車組制動引起的縱向沖擊問題，研究車鉤承壓偏轉(zhuǎn)行為及其穩(wěn)鉤機理，根據(jù)理論分析

3、和試驗結(jié)果制定連掛救援列車的運行安全限值。
　　(2)建立了車輛系統(tǒng)動力學模型，分析不同輪軌蠕滑模型和接觸參數(shù)的影響規(guī)律;通過滾振試驗臺動力學試驗，從懸掛系統(tǒng)自振頻率、蛇行運動分岔圖和運行平穩(wěn)性響應等方面，驗證了車輛動力學模型的有效性。建立了列車和車鉤緩沖器系統(tǒng)動力學模型，詳細考慮了車鉤運動自由度、緩沖器遲滯特性和非線性邊界約束條件;通過連掛救援列車線路制動試驗，從車鉤縱向力、緩沖器位移、車間運動姿態(tài)、車輛沖擊響應等方面，驗證了列

4、車-鉤緩模型的有效性。
　　(3)提出一種輪軌力間接測量方法，根據(jù)輪對受力狀態(tài)，通過軸箱轉(zhuǎn)臂應變、鋼簧位移、軸箱加速度等物理量進行輪軌力識別。提出不同運用條件下的具體測試方法，通過動力學模型仿真和典型線路試驗，驗證了輪軌力間接測量方法的有效性。針對典型線路運行條件，包括線路動態(tài)通過、準靜態(tài)曲線通過和側(cè)風環(huán)境運行等，進行不同脫軌評估準則對比研究。修正了輪軸脫軌系數(shù)和輪重減載率聯(lián)合評估準則的安全域，結(jié)合具體應用實例進行脫軌安全評估。<

5、br>　　(4)通過線路動力學測試、滾動振動試驗臺試驗和仿真分析，研究了一次蛇行和二次蛇行的發(fā)生機理和表現(xiàn)形式。深入分析了車輛系統(tǒng)主要懸掛參數(shù)、輪軌型面匹配對蛇行運動穩(wěn)定性的影響規(guī)律。采用蛇行失穩(wěn)判據(jù)和運行安全性判據(jù)，對不同表現(xiàn)形式和分岔類型的蛇行運動進行運行安全性評估。
　　(5)基于列車-車鉤緩沖器模型，詳細考慮車鉤內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運動關(guān)系，仿真再現(xiàn)列車連掛救援時制動引起的沖擊效應以及壓鉤偏轉(zhuǎn)行為。針對典型的救援連掛編組，進行連掛救