多种接触状态下地铁车辆蛇行运动的稳定性演化

摘要

对上海地铁某线路车轮踏面磨耗情况进行了长期跟踪调查,发现地铁车轮随运营里程增加存在一定程度的偏磨的现象,可能引发列车横向蛇行运动的加剧,并导致车辆乘坐舒适性下降问题。为了探究服役条件下地铁车轮磨耗对列车蛇行横向运动稳定性的影响,首先建立了考虑轮对单点接触和两点接触的轮轨耦合横向动力学模型,明确了单点接触和两点接触轮对受力和轮对蛇行横向振动特性;然后针对踏面磨损和偏磨两种不同情况,分别讨论了轮对蛇行横向振动稳定性的影响,对磨耗车轮和理想无磨耗车轮的动力学差异进行对比,求解出了不同情况下的临界速度。研究结果表明:服役条件下车轮的磨损将使地铁车辆横向振动加剧,车轮横移的幅值也随车轮半径下降有所增大,蛇行临界速度降低,不利于行车安全;车轮偏磨会使轮径差增大,而轮径差的增大也会导致蛇行临界速度的降低,轮对产生不对称的蛇行运动,车轮碰撞单侧钢轨,轮径差达到2 mm时甚至可能危及行车安全。论文的工作对探究服役地铁车辆进一步提速和车轮廓形的维修保养具有一定的参考价值。