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原文传递车轮偏心失圆与轨道局部不平顺对机车动力学性能的影响

论文题名：	车轮偏心失圆与轨道局部不平顺对机车动力学性能的影响
关键词：	车轮偏心失圆;局部激扰;叠合激扰;轨道局部不平顺;机车动力学
摘要：	铁路运营中车辆轮对偏心失圆以及轨道线路某些特定地点的局部不平顺，往往会引起车辆系统的异常振动，需要特别关注。本文针对轨道车辆车轮偏心失圆问题，采用谐波函数法模拟周期性的一阶谐波不圆顺，建立车轮偏心失圆的机车动力学模型，研究车轮偏心失圆及其幅值变化对机车动力学性能的影响规律。同时针对软土点轨道区域易出现的正弦型局部不平顺和指数衰减型局部不平顺，通过MATLAB软件模拟局部不平顺作为外部激扰输入，利用SIMPACK多体动力学仿真软件，分析了不同行车速度下不平顺幅值变化对机车各项动力学指标的影响规律。在此基础上，进一步分析了车轮偏心失圆与轨道局部不平顺激扰叠合作用下的机车动力学响应。　　车轮偏心失圆会在轮轨间产生一个特定频率的激励，对机车垂向动力学特性有较大影响，会使轮轨垂向力、轮重减载率和垂向振动加速度产生不同程度的恶化，其中轮轨垂向力和轮重减载率随着失圆幅值的增加呈现规律性的增加。同时计算结果表明，如果控制偏心失圆幅值在2.0mm以内，在80～160km/h的行车速度域内，各项动力学指标都不会超出限值。　　正弦型局部激扰对机车垂向上的动力学特性影响明显，在该激扰的作用下，轮轨垂向力、轮重减载率与前司机室垂向振动加速度都会有一个明显的先增大再衰减的过程，且行车速度越大，各动力学指标增大的幅值也越大;当行车速度稍大，垂向振动加速度极易超出限值。指数衰减型局部激扰对机车的垂向、横向上的动力学特性都有明显影响（除了前司机室垂向振动加速度），在该激扰的作用下，轮轨垂向力、轮轴横向力、轮重减载率和前司机室横向振动加速度也都会有一个明显的先增大再衰减的过程;当行车速度较大时，各项动力学指标都会出现不同程度的超出限值的情况。需要注意的是，在指数衰减型局部激扰作用下，轮重减载率和轮轴横向力会出现同步的增大和衰减情况并且在某些工况下两个指标会同时超限，这种现象会对机车运行的安全性构成极大的威胁。　　在车轮偏心失圆与线路局部不平顺激扰叠合作用下，机车的各项动力学指标的变化规律与对应的只有局部不平顺的单一工况时的变化规律基本同步，达到最大值与最小值的时间点也基本重合，但叠合工况下的各项动力学指标都会有一个明显的恶化增加。对于“车轮偏心失圆+正弦型局部不平顺”的叠合工况，当行车速度为150km/h时，轮重减载率达到了0.91，超出了限值。对于“车轮偏心失圆+指数衰减型局部不平顺”的叠合工况，轮轨垂向力、轮重减载率等都会出现不同程度的超限，且相对于只有指数衰减型局部不平顺的单一工况时其超限时的速度会更小。
作者：	蒋博
专业：	车辆工程
导师：	刘建新
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文