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原文传递提速机车车辆横向运动稳定性研究及应用

论文题名：	提速机车车辆横向运动稳定性研究及应用
关键词：	铁路运输;提速机车车辆;横向运动稳定性;有砟轨道;轮轨关系;现场试验;轨道弹性
摘要：	为了满足铁路运输需求，铁道部相继研制开发了适合提速需求的铁路技术装备—提速机车车辆。随着车辆运行速度的不断提高，由于动态环境的恶化，提速机车车辆出现了不同程度的运行性能恶化和一些关键零部件的可靠性下降问题，已危及运营安全。最为突出的问题是横向动力学性能不能满足提速要求，主要表现为横向运动稳定性差。因此，提速机车车辆横向运动稳定性问题已成为我国铁路实现跨越式发展亟需解决的课题之一。　　本文在简要同顾国内外铁路技术发展以来经典动力学以及车辆—轨道耦合动力学在研究横向运动稳定性方面所做的研究工作的基础上，基于大系统耦合动力学理论(以车辆动力学、轨道动力学为基础，以轮轨关系为联系纽带，应用数值仿真的方法来研究车辆动力学性能)以及其在研究车辆横向运动稳定性的科学性和可靠性，充分考虑提速机车车辆结构特点，拟定了以仿真分析为基础，结合试验研究进行提速车辆考虑轨道弹性的横向运动稳定性的研究思路。　　车辆—轨道耦合动力学模型的正确性和完善程度对仿真结果的可靠性起着决定性的作用。为此，本文参考相关文献根据提速车辆结构特点，比较完善地建立、补充和修正了研究的提速机车车辆的动力学分析模型。车辆模型中将机车车辆视为多刚体系统，充分考虑了车辆结构零部件车体、摇枕、构架(侧架)、轮对的横移、沉浮、侧滚、摇头、点头自由度以及车辆悬挂系统的各种非线性因素。轨道模型引用有砟轨道模型。　　轮轨关系是机车车辆、轨道之间相互作用的联系纽带，为此本文轮轨模型引用了轮轨空间接触几何关系、轮轨法向Hertz非线性弹性接触理论、轮轨切向蠕滑理论，来研究轮轨相互作用。　　借助各种分析工具，系统地分析研究了车辆系统参数变化对车辆横向运动稳定性的影响，为提速车辆横向运动稳定性研究提供了支持，初步开展了装配误差对车辆横向运动稳定性的影响分析，为检修和磨耗限度制定提供了参考，同时还进行了车轮不同磨耗状态对车辆横向运动稳定性的试验研究。　　本文针对工程实际课题—提速车辆，应用车辆—轨道耦合动力学仿真软件TTISIM对SS7E提速机车、120km/h提速平车、160km/h快速集装箱平车进行了详细的仿真计算分析研究，并结合试验验证进行了对比分析研究，再度验证了耦合动力理论及TTISIM的可靠性。同时，应用NUCARS、SIMPACK软件以及TTISIM对提速货车横向运动稳定性的综合研究，为货车120km/h提速提供了必要基础。　　通过提速机车车辆横向运动稳定性的研究，得出结论：对于提速机车横向运动稳定性研究主要应关注一系定位刚度和减振器性能、状态等；对于提速货车横向运动稳定性研究主要应关注减振系统状态、一系定位系统参数和常接触弹性旁承性能与状态；而对于160km/h快速集装箱平车横向运动稳定性研究则既要关注一系定位刚度又要关注常接触弹性旁承提供的回转阻力矩。　　工程应用研究表明，对于机车车辆与轨道多因素相互耦合影响的系统，采用机车车辆—轨道耦合动力学理论考虑轨道结构弹性研究机车车辆横向运动稳定性更有效，同时也要关注试验验证。
作者：	孟宏
专业：	车辆工程
导师：	翟婉明
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文