高速列車相關(guān)運(yùn)行安全性問題研究.pdf

1、我國高速列車具有運(yùn)行速度高、運(yùn)行時間長和運(yùn)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(xué)安全問題更為突出，如不同運(yùn)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(yùn)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(yùn)行中出現(xiàn)的與動力學(xué)相關(guān)的安全性問題，結(jié)合機(jī)理分析、數(shù)值計算和線路測試，深入開展運(yùn)行安全評判方法及其應(yīng)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(xué)安全問

2、題，開展了運(yùn)行安全性評判方法研究。詳細(xì)研究了國內(nèi)外現(xiàn)有動態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)脫軌評判方法;根據(jù)單輪對受力狀態(tài)，推導(dǎo)了準(zhǔn)靜態(tài)爬軌脫軌準(zhǔn)則，采用輪軸脫軌系數(shù)和輪重減載率的聯(lián)合安全域進(jìn)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(yùn)動假設(shè)，研究了構(gòu)架橫向加速度報警機(jī)理，分析了蛇行運(yùn)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(jī)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(yùn)行安全限值。
　　(2)建立了車輛系統(tǒng)動力學(xué)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(xué)試驗，從懸掛系統(tǒng)自振頻率、蛇行運(yùn)動分岔圖和運(yùn)行平穩(wěn)性響應(yīng)等方面，驗證了車輛動力學(xué)模型的有效性。建立了列車和車鉤緩沖器系統(tǒng)動力學(xué)模型，詳細(xì)考慮了車鉤運(yùn)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(yùn)動姿態(tài)、車輛沖擊響應(yīng)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(yīng)變、鋼簧位移、軸箱加速度等物理量進(jìn)行輪軌力識別。提出不同運(yùn)用條件下的具體測試方法，通過動力學(xué)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(yùn)行條件，包括線路動態(tài)通過、準(zhǔn)靜態(tài)曲線通過和側(cè)風(fēng)環(huán)境運(yùn)行等，進(jìn)行不同脫軌評估準(zhǔn)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(zhǔn)則的安全域，結(jié)合具體應(yīng)用實例進(jìn)行脫軌安全評估。<

5、br>　　(4)通過線路動力學(xué)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(jī)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(yùn)動穩(wěn)定性的影響規(guī)律。采用蛇行失穩(wěn)判據(jù)和運(yùn)行安全性判據(jù)，對不同表現(xiàn)形式和分岔類型的蛇行運(yùn)動進(jìn)行運(yùn)行安全性評估。
　　(5)基于列車-車鉤緩沖器模型，詳細(xì)考慮車鉤內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)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(yīng)以及壓鉤偏轉(zhuǎn)行為。針對典型的救援連掛編組，進(jìn)行連掛救