特征谱下高速客车动力学性能分析.pdf

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1、第５期（总第１９８期）机械工程与自动化Ｎｏ．５２０１６年１０月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＯｃｔ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０５-００３４-０３特征谱下高速客车动力学性能分析侯明林，池茂儒（西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都６１００３１）摘要：为了考查特征谱下高速客车的动力学性能，首先应用美国的ＭＣＡＴ（ＭｉｎｉｍａｌｌｙＣｏｍｐｌｉａｎｔＡｎａｌｙｔｉｃａｌＴｒａｃｋ）规定的各种不平顺输入制作了美国６级～９级直线线路轨道不平顺特征谱，然后把轨道不平顺特征谱作为轨道激励

2、输入模型，仿真计算了某高速客车在轨道不平顺激励下的动力学性能，并应用美国ＶＴＩ（Ｖｅｈｉｃｌｅ-ＴｒａｃｋＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）标准对其进行了动力学性能评定。关键词：不平顺特征谱；高速客车；动力学；ＶＴＩ标准＋＋中图分类号：Ｕ２９２.９１４∶Ｕ２７０.１１文献标识码：Ａ0引言与垂向力V３之比）L３／V３≤０．６。轨道不平顺对高速客车运行时的动力学性能影响ＶＴＩ标准中指出以上横向和垂向车轮作用力的很大，目前国内的众多学者针对轨道不平顺的波长和测量和处理均需要经过一个低通滤波器，其截断频率［１-６］幅值限值的规定作了大量的研究，但

3、是对车辆的为２５Ｈｚ，且需经过５英尺（１．５２４ｍ）或以上的窗平滑动力学性能进行研究时，轨道激励多采用轨道随机不处理。平顺谱，如德国的低干扰谱和高干扰谱、武广谱、京津１．２运行平稳性评价指标谱等，轨道不平顺特征谱还没有具体应用到对车辆动运行平稳性评价指标包括：力学性能的研究中。通过研读美国联邦铁路管理局颁（１）车体横向瞬时加速度，１ｓ滑移峰峰值≤布的《车辆／线路相互作用安全标准；高速和高欠超高０．６５g。［７］条件下的运行》，本文应用美国的动力学性能评定标（２）车体横向持续加速度，４ｓ滑移均方根（ＲＭＳ）≤准和轨道不平顺特征谱，

4、对某高速客车的动力学性能０．１g。进行了评定和研究。（３）车体垂向瞬时加速度，１ｓ滑移峰峰值≤１g。1动力学性能评定（４）车体垂向持续加速度，４ｓ滑移均方根（ＲＭＳ）≤高速客车的动力学性能评价参照美国ＶＴＩ（Ｖｅｈｉｃｌｅ-０．２５g。ＴｒａｃｋＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）标准进行，评定指标主要包括脱轨安１．３运行稳定性评价指标全性评价指标（轮轨力）、运行平稳性评价指标（车体加运行稳定性评价指标主要是指：构架横向持续加速度）和运行稳定性评价指标（转向架横向加速度）。速度，２ｓ滑移均方根（ＲＭＳ）≤０．３g。１．１脱轨安全性评价指标Ｖ

5、ＴＩ标准指出，以上加速度的测量和处理均需要脱轨安全性评价指标包括：经过一个低通滤波器，其截断频率为１０Ｈｚ。（１）单轮轮重比V／V０≥１５％，其中V为单轮实际2车辆系统非线性数学模型垂向力，V０为单轮的名义垂向载荷。本文应用多体动力学软件ＳＩＭＰＡＣＫ建立了某（２）单轮脱轨系数（轮轨横向力L与轮轨垂向力高速客车的动力学模型，如图１所示。模型中的非线ｔａｎ-０．５性环节主要有δ非线性轮轨接触几何关系、非线性轮轨V之比）L／V≤，其中为车轮踏面轮缘角。δ１＋０．５ｔａｎ相互作用力、非线性悬δ挂力。高速客车的车轮踏面外根据ＡＭＴＫ-Ｎ

6、ＲＣＣ踏面计算的L／V限度值为１．１３。形采用ＡＭＴＫ-ＮＲＣＣ踏面，钢轨采用ＡＲＥＡ５７钢（３）轮对净轴脱轨系数（轮轴横向力L２与静轴垂轨，轮对内侧距沿用中国标准的１３５３ｍｍ。５．０3轨道不平顺特征谱向力Va之比）L２／Va≤０．４＋。根据该模型参数计算Va美国ＭＣＡＴ（ＭｉｎｉｍａｌｌｙＣｏｍｐｌｉａｎｔＡｎａｌｙｔｉｃａｌ的L２／Va限度值为０．５５。Ｔｒａｃｋ）规定的各种不平顺输入主要包括：蛇行激扰（４）转向架单侧脱轨系数（转向架一侧横向力L３（ＨｕｎｔｉｎｇＰｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）、轨距变窄（ＧａｇｅＮａｒｒｏ-国

7、家自然科学基金资助项目（５１４７５３８８）；铁路总公司项目（２０１４Ｊ００４-Ｍ-）收稿日期：２０１６-０２-２３；修订日期：２０１６-０７-１０作者简介：侯明林（１９８９-），男，湖北荆州人，在读硕士研究生，主要从事车辆动力学研究。２０１６年第５期侯明林，等：特征谱下高速客车动力学性能分析・３５・ｗｉｎｇ）、轨距加宽（ＧａｇｅＷｉｄｅｎｉｎｇ）、左右轨同步高低本文制作了标准轨距下的美国６级～９级直线线不平顺（ＲｅｐｅａｔｅｄＳｕｒｆａｃｅ）、左右轨同步方向不平顺路轨道不平顺特征谱，特征谱的激扰波长分为３１英尺（Ｒｅｐｅａｔｅｄ

8、Ａｌｉｎｅｍｅｎｔ）、单轨高低不平顺（ＳｉｎｇｌｅＳｕｒ-（９．４５ｍ）、６２英尺（１８．９ｍ）和１２４英尺（３７．８ｍ）三ｆａｃｅ）、单轨方向不平顺（ＳｉｎｇｌｅＡｌｉｎｅｍｅｎｔ）、短波扭曲种，总共有１２种轨道不平顺特征谱，本文用于计算分（ＳｈｏｒｔＷａｒｐ