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160km/h及以上客运列车钩缓装置的舒适性及结构研究
| 论文题名： | 160km/h及以上客运列车钩缓装置的舒适性及结构研究 |
| 关键词： | 客运列车;钩缓装置;舒适性;结构安全 |
| 摘要： | 随着高速铁路的发展，出现了普通旅客列车停运的情况，旅客对高铁高票价及车站设置问题产生了抱怨。为满足旅客出行多样化、差异化的需求，可将普通客运列车的速度提高到160km/h及以上，令普通客运列车提速并与动车进行混跑的方式来解决，形成动车与快速客车在高速铁路上互补，以高效利用快速铁路的资源。 车钩缓冲装置作为铁路列车重要的部件之一，它是用来连接列车中各节车辆并传递列车的牵引力和制动力的装置。但车钩的连挂间隙会引发纵向冲击，缓冲器的容量、初压力等性能也影响其对冲击能量的吸收，因此钩缓装置是影响纵向冲击及其加速度的主要结构。而纵向冲击及其加速度又是影响旅客列车舒适度的重要因素，目前配置现有钩缓装置的旅客列车，基本运行速度在120km/h左右，在调速或制动时仍有较强烈纵向冲击，乘客不舒适感明显，对结构安全威胁较大。为高效利用快速铁路的资源，普通客运列车速度需提高至160km/h及以上，但目前所用的钩缓装置已经不适应运营中对舒适性的要求，而速度超过200k m/h的动车、高铁是动力分散的，与动力集中的普通客车所产生的纵向冲击形式不同，结构接口不同，其钩缓装置也不能简单地直接用于普通客车。针对160km/h及以上客运列用车钩缓装置，需研究其结构或性能所带来的纵向冲击问题及结构和性能的适用性问题，解决上述问题并研制出与时速160公里及以上客车相匹配的钩缓装置，对提高现有客车的速度及乘坐品质非常必要。 本课题根据普通客车在160km/h及以上速度运用时的要求，从改善列车纵向冲击的角度出发，首先通过钩缓装置对列车纵向加速度的影响进行分析，研究出了钩缓装置结构参数与纵向冲击的关系及其规律；对关键的结构性能及强度进行了分析，得到了结构设计及优化的方法。在分析中运用动力学软件SIMPACK建立了列车动力学模型，找到减小纵向冲击的方法，分析了钩缓装置在调车连挂、制动等模式下的动态作用情况及纵向加速度情况，研究其是否满足动态要求；运用PRO/E三维设计软件和ANSYS有限元分析软件建立了关键零部件的结构模型并进行强度分析，跟据强度分析情况进行了结构优化。最后针对上述分析对缓冲器样机进行了容量试验、耐久试验等，得到了有效的结果，验证了部分理论分析的合理性，对车钩样机进行了强度试验、连挂-解钩试验等，验证了有限元理论分析的正确性及结果的可信性。从测得样机的功能及性能参数，得到课题样机满足160km/h速度等级性能的结论。相关的分析研究以及设计和验证方法对于车钩及缓冲的设计及优化具有一定的参考意义。 |
| 作者： | 田国明 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 郭常宁;薛海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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