基於動力學性能的高速列車線路運行適應性研究

《基於動力學性能的高速列車線路運行適應性研究》是依託西南交通大學，由羅仁擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於動力學性能的高速列車線路運行適應性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：羅仁
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

高速列車動力學性能與其所處的運行狀態密切相關。隨著線路運行里程的增加，列車狀態會不斷改變，包括由磨耗引起輪軌型面的變化、懸掛參數的變化等；高速列車在不同軌道線路上運行時也會有不同的動力學表現。國內某些高速列車由於踏面磨耗或線路狀態改變引起的動力學性能惡化已經很明顯，而其機理還未被完全掌握。本課題主要採用理論分析、實驗台試驗和數值仿真相結合的方法，結合線路測試結果，建立高速列車系統動力學模型，從機理上掌握高速列車在不同的磨耗狀態、懸掛參數和線路狀態下的動力學性能；掌握高速列車在車輪镟修周期內的動力學性能演變規律；確定動力學性能對主要懸掛參數和不同輪軌磨耗型面匹配的靈敏度；提出車輛系統主要懸掛參數設計原則和最優範圍、車輪不圓及車輪踏面磨耗、線路不平順狀態的控制範圍，達到降低動力學性能對輪軌型面磨耗、懸掛參數和線路狀態依賴度的目的，以保證動車組具有優良的線路運行適應性。

結題摘要

通過研究，完成了本項目的既定研究內容和研究目標，掌握了大量實測數據，獲得了高速列車多方面的動力學基本規律，在國內首次提出了高速列車線路運行適應性設計原則。以高速列車動力學仿真分析、台架試驗、線路測試和試驗為基本手段，解決了關鍵科學問題。建立了高速列車關鍵懸掛元件的非線性模型，包括考慮時域和頻域非線性特性的液壓減振器模型、能考慮節流孔和管路作用的空氣彈簧模型、考慮彈簧質量參振的一系彈簧模型。開展了裝配狀態下的轉向架綜合參數試驗，建立了高速列車動力學模型，通過滾動振動試驗進行模型驗證和修正，首次開展了最高試驗速度達520km/h的高速列車動力學模型驗證。課題組參與了我國多種高速動車組線路長期跟蹤測試，主要跟蹤測量車輪踏面外形、主要部件振動及乘坐性能，基本掌握了各型動車組不同車輪型面在前三個镟輪周期內的磨耗規律。基於線路跟蹤測試結果和動力學仿真研究，基本掌握了動車組動力學性能隨運營里程、氣溫變化的演變規律。針對某型高速動車組，減薄輪緣得到經濟镟修踏面外形，通過動力學仿真校核了方案的安全性和可行性。從蛇行運動分岔類型、輪軌與懸掛系統控制誤差、線路條件，研究了高速動車組動力學性能，總結出線路運行適應性設計原則。對具有蛇行運動亞臨界分岔和超臨界分岔特性的動車組進行深入研究，提出兩種類型動車組的輪軌與懸掛參數匹配基本原則、運行安全性保障機理、輪軌和懸掛參數誤差控制範圍。在項目研究過程中，針對我國某型高速動車組運營中的晃動問題，採用本項目研究成果開展了理論分析和試驗研究，仿真再現了動力學現象，提出了最佳化措施。針對我國高速列車的創新設計，採用本項目研究成果，完成了CRH3A、CW330、CW350高速動車組轉向架動力學研究和參數最佳化設計，前兩種動車組已經完成了滾動振動試驗台試驗，取得了理想的動力學效果。完成了世界最高時速220km高速貨櫃平車動力學研究和參數最佳化設計。