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踏面形状对地铁车辆动力学性能及轮轨磨耗影响研究
| 论文题名： | 踏面形状对地铁车辆动力学性能及轮轨磨耗影响研究 |
| 关键词： | 地铁车辆;动力学性能;踏面形状;轮轨磨耗 |
| 摘要： | 随着社会经济的迅猛发展，城市化进程不断加快，地铁作为一种方便、快捷、环保的交通工具，在提高城市居民出行效率，缓解交通拥堵等方面发挥了重要作用。与大铁路车辆相比，地铁车辆运营速度较低，运行线路处于地下，而且具有曲线半径较小，运行线路固定的特点，这些特点导致了其较为特殊的轮轨关系。此外，城市轨道交通系统现已成功开行120km/h的快速地铁车辆，速度的提高不仅会影响车辆运行平稳性和安全性，还会影响轮轨间的磨耗。因此，研究不同踏面对不同速度地铁车辆的动力学性能、磨耗的影响具有较为重要的意义，也为地铁车辆的车轮踏面的选择和检修、曲线线路设计等提供了理论基础。 本文阐述了国内地铁车辆的发展概况和地铁车辆的种类，简要叙述了国内外对轮轨磨耗研究的现状。本文以多体动力学基本原理为基础，通过基本假设和线性关系处理等方法，采用系统动力学仿真软件SIMPACK建立了地铁车辆的动力学模型。在相同条件和工况下，仿真模拟80km/h和120km/h地铁车辆分别匹配LM磨耗型踏面和DIN5573磨耗型踏面，对比分析其以不同速度运行时的稳定性、平稳性以及曲线通过安全性等动力学性能。本文从轮轨接触的几何关系角度出发，对比LM磨耗型踏面和DIN5573磨耗型踏面的滚动圆半径差、轮轨接触角差和轮对等效锥度，并介绍轮轨间磨耗的计算模型，同时，采用霍依曼磨耗指数和爱因斯磨耗指数，分别对地铁车辆通过直线和曲线的情况下不同踏面对轮轨磨耗的影响进行分析比较。此外，本文研究了曲线线路技术参数，例如曲线半径大小、超高设置、缓和曲线长度，对地铁车辆动力学性能和磨耗的影响，并对120km/h地铁车辆曲线线路参数进行了简单的计算分析。 分析结果表明:80km/h和120km/h地铁车辆分别匹配LM磨耗型踏面和DIN5573磨耗型踏面以不同速度运行时，车辆运行稳定性、平稳性以及曲线通过安全性等指标基本满足要求。在相同条件下，LM磨耗型踏面具有良好的曲线通过性能，而DIN5573磨耗型踏面在直线上具有良好的运行稳定性;从磨耗角度来看，因为直线上只考虑踏面和轨面间的磨耗，所以DIN5573磨耗型踏面的磨耗要小于LM磨耗型踏面，而曲线上考虑轮缘和轮轨接触，所以LM磨耗型踏面在曲线上体现出较好的磨耗性能。曲线线路技术参数的合理设置可以在不同程度上提高车辆动力学性能、降低磨耗，如增大曲线半径、设置一定的欠超高、增加缓和曲线长度。 本文研究不同踏面对地铁车辆运行动力学性能的影响、轮轨间的磨耗以及线路技术参数的选择对运行性能的影响，为踏面的选择、曲线轨道参数的设置提供了理论依据。 |
| 作者： | 白雪 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李芾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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