重载列车纵向和横向载荷分析

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1、西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．根据列车纵向动力学理论建立了列车纵向动力学仿真模型，建模中充分考虑了列车所受的各种力，列出了列车的纵向动力学方程组，采用标准四阶龙格．库塔法对其进行求解。2．对不同牵引重量的编组列车，在调车工况下进行仿真计算，研究了缓冲器的性能；在起动和制动工况下进行仿真计算，研究了不同车钩状况、制动初速度、组合列车同步及滞后制动等对列车纵向力所带来的影响。3．根据车辆在曲线上的位置，计算出纵向车钩力的横向分量，将横向分量转换到心盘处；根据三大件货车转向架的结构特点，适当简化自由度，建立了横向动

2、力学模型；根据Hertz接触理论和Kalker线性蠕滑理论，求得轮轨间蠕滑力；采用Newmark显式积分法对动力学模型进行求解。4．对货车进行动态曲线通过仿真计算，通过改变线路的缓和曲线长度和曲线半径，分析其对车辆曲线通过动力学性能所产生的影响。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：超建、日期：沙限占j≯7西南交通大

3、学硕士研究生学位论文第1页摘要重载运输是世界铁路货物运输技术发展的重要方向。自20世纪60年代以来，世界上幅员辽阔且货运量大的国家都开行了重载列车。近年来，我国国民经济发展迅速，货物运量剧增，对铁路运输能力提出了更高的要求。发展高速重载运输，是我国提高铁路运输效率、降低运营成本的主要手段。随着重载运输的发展，我国将来极有可能开发更大轴重的2万吨或牵引吨数更高的重载货运列车。但随着机车牵引吨数和列车长度的增加，车体和车钩缓冲装置所承受的纵向、横向动态载荷急剧增大。急剧增大的车辆纵向、横向载荷，不仅加剧了车体及车钩缓冲系统部件的直接损伤和在动载荷作用力下的疲劳破坏，严重时

4、还会造成断钩或脱钩，影响列车运行时的安全可靠性。因此，有必要对重载列车的纵向及横向载荷进行研究，以保证重载列车运行的安全。基于以上原因，本文开展对重载列车的纵向和横向载荷的研究。具体来说，本论文主要做了以下几方面的研究：1．根据列车纵向动力学理论建立了列车纵向动力学仿真计算模型，模型中充分考虑了列车所受的各种作用力，建立了列车的纵向动力学方程组，并采用标准四阶龙格．库塔法对其进行求解。2．对不同牵引重量的编组列车在不同工况下进行纵向车钩力的仿真计算。结果表明，单编列车牵引工况下最大车钩力为拉钩力，出现在列车前部，制动工况时最大压钩力出现在列车的约2／3处；较小的车钩间

5、隙有利于减小最大车钩力的数值；“1+2+1”组合重载列车同步制动的动力学性能优于滞后2s制动，列车在低速运行的状态下实施紧急制动会产生较大的车钩力。3．根据车辆在曲线上的位置，计算出纵向车钩力的横向分量，并将横向分量转换到心盘处；根据三大件货车转向架的结构特点，适当简化自由度，建立了横向动力学模型；根据Hertz接触理论和Kalker线性蠕滑理论，求得轮轨间蠕滑力；采用Newmark显式积分法对动力学模型进行求解。4．对货车进行曲线通过仿真计算，通过改变线路的缓和曲线长度和曲线半径，分析其对车辆曲线通过动力学性能所产生的影响。结果表明，当车辆运行速度确定时，曲线半径越

6、小，通过曲线时的动力学性能越差；加大缓和曲线的长度对于改善车辆通过曲线时的动力学性能是有利的；重车工况的脱轨系数和轮重减载率要小于空车工况；空车的曲线通过性能要比重车差。关键词：重载列车；纵向动力学；曲线通过西南交通大学硕士研究生学位论文第¨页AbstractHeavyfreighttransportationisthemajordevelopmentorientationofrailwayfreightagetechniquesintheworld．Sincethe60’S，thecountries，whichhavewideterritoryassociatedw

7、ithlargequantityofshipments，havemadeuseofheavyhaultrains．Inrecentyears，therequirementofrailwaytransportationcapicatyiscontinuelyincreasingduetoourrapiddevelopmentofnationaleconomicandshipmentssharplyincreasing．Itisthemainmethodofdevelopinghigh—speedheavyfreighttoimproveourcount