小半径曲线通过性能评价方法探索

摘要

列车小半径曲线通过速度低，提速难，运行安全性和平稳性差，脱轨事故频繁发生，严重影响国民经济的发展和运输需要，且速度过低容易引起车轮减载增大脱轨可能性。故在保证行车安全的基础上，应尽量提高列车曲线通过速度，而速度过高会增大轮轨间作用力，且实际线路存在不平顺，缓和曲线上存在顺坡等，因此，有必要对车辆动态小半径曲线通过安全性进行分析，搞清轨道不平顺对车辆小半径曲线通过动力学性能的影响，并分析车辆小半径曲线通过限速。
　　本文利用SIMPACK多体动力学软件分别建立了A-1-A轴式动车和HXD1B型电力机车动力学仿真计算模型，对不同工况下动车和机车小半径曲线通过性能仿真分析，并与实测试验数据对比研究，结果表明，轨道局部不平顺对动车和机车小半径曲线通过性能的影响不超过实测最大值的5％，轨道随机不平顺的影响占60％。实际线路轨道不平顺不同位置处存在差异性，不同方向上亦存在差异性，总体上，各指标实测评定值对应的仿真用轨道不平顺均较平均值对应的轨道不平顺大。机车与动车实际运行线路轨道不平顺在横向上保持一致，垂向上分别较动车评定值和平均值对应的轨道不平顺大一级，即不同线路条件下，不同方向上轨道不平顺的差异性又有所不同，应在今后分析中考虑不同线路轨道不平顺的差异性。
　　HXD1B型电力机车小半径曲线通过性能仿真数据处理与试验对比分析表明，数据处理方式对机车小半径曲线通过性能的影响很大，与1/4周长滤波后的轮轴横向力和轮重减载率相比，2m平滑处理后各指标统计值和波形幅值均减小，曲线光滑度提高。脱轨系数滤波后的值比滤波前小，明显消除了高频干扰信号的影响。且滤波波长和轨道不平顺越大，数据处理方式对机车曲线通过动力学性能的影响越大。
　　对A-1-A轴式动车小半径曲线通过限速分析表明，限速主要受超高、曲线半径、线路状况及轮轴横向力极限值等因素的影响。轮轴横向力最先超出极限值，当轮轴横向力满足要求时，其余各指标均合格，且结合试验，缓圆点处动车动力学性能最差，实际线路缓圆点处横向不平顺接近较差线路不平顺，因此，动车小半径曲线限速由较差不平顺时轮轴横向力极限值评定。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题的背景及意义

1．2 国内外曲线通过研究概况

1．2．1 国外曲线通过研究概况

1．2．2 国内曲线通过研究概况

1．3 本文研究内容和主要工作

第2章 轨道不平顺及动力学评价标准

2．1 轨道不平顺简介

2．2 安全性评判标准

2．2．1 轮轴横向力

2．2．2 轮轨垂向力

2．2．3 脱轨系数

2．2．4 轮重减载率

2．3 本章小结

第3章 A-1-A轴式动车动态通过小半径曲线性能仿真与试验对比分析

3．1 计算模型

3．1．1 动车动力学模型

3．1．2 轮／轨匹配关系

3．2 动车小半径曲线通过试验及工况设置

3．2．1 动车小半径曲线通过试验结果分析

3．2．2 计算工况设置

3．3 轨道局部不平顺对动车小半径曲线通过的影响

3．3．1 不同速度时动车动态通过R300m平顺轨道

3．3．2 不同超高时动车动态通过R300m平顺轨道

3．3．3 不同缓和曲线长度时动车动态通过R300m平顺轨道

3．3．4 仿真与试验对比分析

3．4 轨道随机不平顺对动车小半径曲线通过性能的影响

3．5 本章小结

第4章 HXD1B型交流传动电力机车小半径曲线通过仿真数据处理与试验对比研究

4．1 计算模型

4．1．1 机车整车动力学模型

4．1．2 轮／轨匹配关系

4．2 机车小半径曲线通过试验与仿真对比研究

4．2．1 机车第一轴运行安全性参数试验结果及计算工况

4．2．2 轨道局部不平顺对机车小半径曲线通过性能的影响

4．2．3 数据处理方式对机车小半径曲线通过的影响分析

4．2．4 轨道随机不平顺对机车小半径曲线通过的影响

4．3 本章小结

第5章 A-1-A轴式动车动态通过小半径曲线限速研究

5．1 动车小半径曲线通过限速分析方法

5．2 应用条件及工况选取

5．3 平面曲线设计参数对动车小半径曲线通过速度的影响分析

5．3．1 超高对动车小半径曲线通过速度的影响

5．3．2 曲线半径对动车小半径曲线通过速度的影响

5．4 动车小半径曲线通过限速分析

5．4．1 R180m小半径曲线限速分析

5．4．2 R200m小半径曲线限速分析

5．4．3 R300m小半径曲线限速分析

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录1 较差2轨道不平顺

附录2 较差轨道不平顺

附录3 AAR5轨道不平顺

附录4 AAR6轨道不平顺

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的项目