磨耗后动车车轮与轨道系统动力学研究

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1、分类号：U211.5学校代号：10150UDC：密级：学号：20142254硕士学位论文磨耗后动车车轮与轨道系统动力学研究Dynamicstudybetweenthewornwheelandrailofhigh-speedrailway学生姓名：旷娇果导师及职称：张军教授学科门类：工学专业名称：载运工具运用工程研究方向：轮轨关系申请学位级别：硕士论文答辩日期：2017年6月16号学位授予单位：大连交通大学摘要动车组的发展是近年来铁路行业进步的标志，对动车组的追求包括速度更快、行程更远，运行更安全、平稳。随着对动车组要求的提升，车轮和钢轨之间的动态作用更加复杂，其

2、中动车车轮磨耗是影响轮轨接触的关键因素，对动车组运行品质影响较大。从车辆动力学角度研究车轮磨耗对列车的影响，对我国高速铁路的发展、降低运营成本以及提升动车组的运行品质具有重要意义。本文对CRH2动车组不同磨耗程度的LMA车轮型面进行现场实测，在调查中发现车轮踏面位置磨耗较严重。为分析车轮磨耗对动车的影响，以Kalker简化理论为依据，以车辆-轨道耦合动力学为基础，在动力学分析软件SIMPACK中建立三节车编组动车组模型，将不同磨耗程度的车轮型面数据导入到模型中，分别进行动力学计算。总结了车辆通过曲线时的部分动力学性能变化规律、不同磨耗阶段车轮对列车动力学性能的影

3、响、列车各节车的动力学性能对比以及列车各个位置的振动分布情况，这一研究为动车车轮减磨、车体减振措施和车轮型面设计提供了一定的理论依据。多节车编组列车通过曲线时，动力学性能相对单车模型更优，并更符合实际情况，以三节车编组为模型研究列车动力学性能能取得更真实的结果，三节车编组模型中，中间车体曲线通过安全指数最高；随着车轮型面磨耗程度的增加，车轮与不同型面钢轨匹配时，动力学性能变化规律相同，磨耗Ⅲ型面车轮对应车体各项动力学性能最优，车轮磨耗稳定；车轮与60kg/m钢轨匹配时轮轨横向力和横向蠕滑力指标都小于60N钢轨，LMA型面车轮与60kg/m匹配能获得更好的曲线通过

4、动力学性能。车轮和钢轨型面对车体、构架、轮对的振动特性影响较大，同位置的横向和垂向加速度振动能量都随着车轮磨耗的增大而增大，同型面车轮与60N钢轨匹配时振动变化更加稳定，有利于轮轨之间的接触；振动能量垂向传递过程中，从车轮到构架、构架到车体振动能量逐级递减，轴箱悬挂系统和空簧系统分别能有效的抑制高频和低中频振动的传递；各节车横向和垂向振动能量在列车纵向方向分布规律不同，中间车体横向受头、尾车的牵连作用，横向振动更剧烈，而尾车的垂向振动能量最大。关键词：高速动车组；动力学性能；车轮磨耗；轮轨匹配；车体振动IAbstractInrecentyears,Thedeve

5、lopmentofhigh-speedtrainsisasignoftheadvanceinrailwayindustry.Ourpurposeincludingrunningfaster,travelfarther,runningsaferandmorestable.Withthetherequirementsofhigh-speedtrainsincreasing,thedynamiceffectbetweenthewheelandrailismorecomplex.Thewheelwearingasthekeyfactoraffectthewheeland

6、railcontact,andithasaimpactonhigh-speedtrainoperationquality.Havearesearchontheinfluenceofwheelwearfromtheperspectiveofvehicledynamicsisveryimportant.Theresearchismeaningfultodevelophighspeedrailway,toreducetheoperationcostandimprovetherunningqualityofhighspeedrailway.Inthispaper,the

7、LMAwheelprofilewithdifferentwornstagesfromCRH2EMUhavebeenmeasured,inthesurvey.Inthesurvey,itwasfoundthatwheeltreadprofilewornbadly.Foranalyzetheinfluencefromwheelworn,ahigh-speedtrainmodelwiththree-vehicleswasestablishedinSIMPACK.ThemodelwasbasedontheKalkersimplificationtheoryandvehi

8、cle-railcoup