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原文传递铁道车辆动力学特性分析

论文题名：	铁道车辆动力学特性分析
关键词：	高速列车;曲线行驶;车体稳定性;列车动力学
摘要：	近些年来，车辆行驶速度不断提高，车辆各部件及轮轨间动态作用力加剧，由此引起的动力学问题更加显著，因此开展对车辆动力学性能的研究显得尤为重要。本文以高速车辆为研究对象，对车辆稳定性、平稳性及曲线通过性能进行了分析。　　本研究主要内容包括：⑴综述了国内外高速列车的发展历程以及列车动力学、车辆横向稳定性、分岔和车辆曲线通过等方面的研究现状和研究成果，并阐述了本论文开展的主要工作。⑵对车辆稳定性分析模型进行建模。分别对多刚体系统建模方法、轮轨蠕滑力、法向力、轮缘力、悬挂作用力的计算、减振器简化及时域仿真常用数值方法（龙格库塔法）进行详细介绍。⑶建立17自由度的车辆横向动力学模型，运用数值方法得到车辆系统的Hopf分岔点及分岔后的周期解，从而得到系统的线性临界速度和非线性临界速度。系统运行速度超过临界速度后运动形式复杂，包含单周期运动、两周期运动、混沌运动及其它多周期运动。一系横向和纵向刚度对系统非线性临界速度的影响非常显著，非线性临界速度随着刚度值的增大而增大，最后趋于不变。一系垂向刚度和一系垂向阻尼大小对系统的非线性临界速度的影响很小。临界速度值随二系横向和二系纵向刚度值的增大逐渐变大。二系横向阻尼值对非线性临界速度影响大，二系的垂向刚度和垂向阻尼则对其影响不大。⑷利用多体动力学软件 UM建立了50个自由度的车辆动力学建模，得到该系统在直线轨道运行时的非线性临界速度。转臂节点的纵、横及垂向刚度，抗蛇形减振器的接头刚度及阻尼系数对系统的非线性临界速度有很大的影响，而牵引拉杆的纵向、横向及垂向刚度对非线性临界速度几乎没有影响。使该车辆模型以不同速度通过最小曲线半径轨道，仿真结果表明，该车辆模型运行安全的且车辆平稳性等级都达都到了优。最后探讨了轨道线路参数变化对车辆动力学性能的影响规律。⑸视左右钢轨均为刚体，建立了56个自由度的车辆-轨道耦合动力学模型，得到该车辆系统的非线性临界速度。垫层的横、垂向刚度和阻尼值的大小对系统的稳定性有重要影响。然后分析了本章所建车辆模型的曲线通过能力，得出该车辆模型以速度200~250km/h在最小曲线半径为4500m的有激励线路上运行是安全的且车辆运行平稳性等级都达到了优。最后对比了在欠超高和过超高两种工况下刚性钢轨车辆模型和无质量钢轨车辆模型的动态响应，得出轨道的振动对车辆系统稳定性有重要影响。
作者：	路兵
专业：	车辆工程
导师：	丁旺才;王志文
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文