高速铁道车辆的稳定性

铁道车辆临界速度新的研究方法，是将线性动力响应分析方法扩大应用到非线性多体系统中。本文阐述了上、下心盘面的干摩擦力特性及轮对和转向架水平约束参数对临界速度的影响。通过改善车体及转向架间的约束，可明显提高铁道车辆的临界速度。     

一种新型柔性转向架横向稳定性分析

分析了一种新型柔性转向架的横向稳定性,运用线性分析方法研究其构架菱形刚度、扭转刚度、一系悬挂刚度以及踏面等效锥度等参数对蛇形临界速度的影响。将该新型转向架横向稳定性与普通地铁车辆转向架做了对比:该新型转向架临界速度相对较小,但仍能满足设计要求,具有较好的稳定性。用非线性程序对横向稳定性研究的正确性和可靠性进行了验证。     

高速3轴转向架技术方案的研究

通过对200 km/h速度级C0-C0轴式大功率交流传动客运电力机车转向架关键动力学项点的研究,提出电机驱动系统弹性架悬的高速3轴转向架总体结构方案,分析了转向架3个轮对一系弹簧不等刚度的设计和牵引杆车体布置位置对其动力学的影响。详细介绍转向架的结构参数方案,并计算其动力学性能,结果表明该转向架具有优良的动力学性能,能满足200 km/h速度的运用要求。     

地铁列车组动车配置对其性能的影响

详细介绍了地铁列车组中动车所占比例不同对列车组牵引性能、常用电制动性能、轮轨间黏着系数和平均旅行速度的影响;67%动车编组和50%动车编组的轮轨间黏着系数利用相当,全动车编组和67%动车编组的最大起动加速度、最大常用电制动减速度、平均旅行速度相当;从平均旅行速度方面来考虑,最高运行速度在100km/h以下时,50%动车编组是一种比较经济合算的编组。     

动车组转向架簧间大质量部件(牵引电机)振动解耦技术方案

针对更高速度等级动车组转向架的簧间大质量部件(牵引电机)振动解耦技术进行了专题研究,分析了牵引电机的横向悬挂刚度和阻尼对转向架动力学性能的影响。结果表明,让牵引电机和构架在横向方向解耦到一定程度,即适当降低牵引电机的横向悬挂刚度和阻尼,可提高转向架的蛇行临界速度。为达到较高蛇行临界速度所需的横向悬挂刚度和阻尼,提出了一种高速转向架牵引电机横向解耦弹性架悬机构技术方案。该方案能将电机的横向悬挂刚度降低至0.34 MN/m,可实现电机与构架的横向低刚度解耦。     

架悬式永磁直驱转向架的动力学性能研究

文中介绍了低轮轨动作用力的架悬式永磁转向架技术方案，结合架悬式永磁直驱转向架结构和B型地铁线路特点，建立了非线性驱动装置系统和整车动力学计算模型，进行了电机吊挂参数对车辆动力学性能影响规律研究，优化了能满足速度80 km/h B型地铁运营要求的电机吊挂参数，对车辆动力学性能进行了各工况下的仿真校核分析，同时利用线路动力学试验，验证了架悬式永磁转向架的动力学性能符合标准要求。研究结果表明：装用架悬式永磁直驱转向架的速度80 km/h B型地铁宜采用较大刚度的电机吊挂参数，车辆具有较高的临界速度，平稳性、安全性和柔度系数均满足标准要求，车辆刚性自振频率无耦合，架悬式永磁直驱转向架动力学性能达到运营要求。     

我国200 km/h速度等级高速客运机车转向架平台设计分析

针对我国200 km/h客运的需求,作者建立了适于200 km/h速度等级、轴功率1 600 kW的3轴机车转向架平台设计方案。该转向架可满足我国牵引18-20节客车和200 km/h高速客运需求,并可在机车车体和转向架主体结构均保持不变和装配接口不变的条件下,通过转向架内部的局部调整,适应速度160-230 km/h、轴重21-23 t机车的集成需求。3轴转向架结构方案以机车足够的稳定性、高黏着、低磨耗、低轮轨作用力为设计目标,采用交流驱动单元和驱动单元弹性架悬、低位推挽牵引、轮盘制动、磨耗形踏面和柔性二系悬挂等多项先进成熟技术。计算分析表明,该转向架理论上非线性临界速度可达480 km/h,直线运行和曲线通过性能优良。     

永磁同步直驱电机悬挂模式研究

为了研究由永磁同步直驱电机不同悬挂模式引起的驱动系统质量分布差异以及车辆运行速度等级对轮轨垂向作用力的影响,利用非线性有限元分析软件Ls-dyna建立了轨道交通车辆车轮-轨道耦合系统的冲击力学分析模型,就永磁同步电机架悬直驱和轴悬直驱2种技术模式进行了优劣性分析。结果表明:当车辆运行速度较低时,轴悬直驱可作为永磁电机悬挂方案;当车辆运行速度较高时,应选择架悬直驱作为永磁电机悬挂方案。     

弹性架悬式驱动装置对高速动车组动力学性能的影响

利用SIMPACK多体动力学分析软件建立动车单元车模型,计算分析了动车模型的临界速度、直线轨道上的动力学性能以及曲线通过能力,同时分析比较了采用弹性架悬结构的驱动装置悬挂固定方式动车与刚性架悬动车两种模型在直线和曲线上对高速动车组的动力学性能的影响。     

基于3种典型踏面的高速转向架稳定性研究

在分析高速轮轨匹配特征的基础上,以350 km.h-1速度等级的CRH3动车组作为研究对象,应用线性稳定性分析方法绘制高速轮轨空间的稳定安全裕度3维图。线性稳定性计算表明:等效锥度越大,转向架蛇行振动固有频率越高,因而必须不断增强抗蛇行减振器的串联刚度。非线性稳定性仿真计算表明:抗蛇行减振器需要利用其动态液压刚度的非线性形成宽频带吸能特性,以满足衰减蛇行振动、控制蛇行振幅和权衡准静态曲线通过性能等要求。仿真计算得出的动车转向架横向加速度值与实际测试的加速度值相吻合。根据曲线踏面磨耗情况确定了CRH3动车组选用3个典型车轮踏面(XP55,S1002CN和LMA)可以达到的最高商业运营速度。     

永磁同步电机架悬直驱机构与驱动轴的干涉分析

提出了永磁同步电机架悬直驱机构与驱动轴间动态间隙的干涉评判指标。建立了永磁架悬直驱转向架非线性有限元冲击模型及整车动力学模型,分别就非线性冲击工况及随机振动工况计算了驱动机构与驱动轴间的垂向相对动态位移。根据干涉评判指标完成了架悬直驱机构与驱动轴的动态匹配设计。研究结论可为永磁架悬直驱机构的工程化运用提供参考。     

适用于牵引跨线旅客列车的A-1-A转向架可行性分析

针对长大跨线旅客运输对牵引机车的要求,提出了A-1-A轴式搭配独立制动轴驱动制动单元弹性架悬的机车转向架技术方案。通过质量分配分析、牵引计算及动力学分析,验证了该转向架方案在实现17 t以下轴重及低簧下质量的同时,能够满足首尾推挽牵引14节客车,以最高速度250 km/h运行的要求;动力学性能满足既有线与高速客运专线的运用要求,速度210 km/h时的轮轨动作用力水平与CRH2动车250 km/h时相当。     

统一转向架动力学研究

统一转向架是一项原创设计,集牵引和制动于一身,充分利用动力分散的优势首次从理论上实现了车钩不受力,同时解决了动车与拖车制式不同带来的设计制造、使用的一系列问题。动力学研究表明,统一转向架列车编组的车钩力只受线路不平顺的影响,明显改善了车钩的工作条件。统一转向架的动力学性能介于动车与拖车之间。     

减振器橡胶节点刚度对铁道客车系统临界速度的影响

建立考虑抗蛇行减振器和二系横向减振器橡胶节点刚度的铁道客车横向振动系统数学模型，通过变量变换得到便于数值积分求解的客车系统运动微分方程组，给出线性和非线性临界速度的近似计算方法。以1辆高速客车为例，比较考虑和不考虑减振器橡胶节点刚度情况下客车系统在直线和圆曲线轨道上临界速度的差别，重点研究抗蛇行减振器和二系横向减振器的橡胶节点刚度对客车系统临界速度的影响。结果表明：抗蛇行减振器橡胶节点刚度对客车系统临界速度有一定影响，而二系横向减振器橡胶节点刚度对客车系统临界速度的影响较小；直线轨道上客车系统的线性和非线性临界速度大于曲线轨道上的值，且线性临界速度高出的值更大些；客车系统在直线轨道上的线性临界速度与非线性临界速度的差值也大于曲线轨道上的值。     

轻量化动力集中动车组动力转向架

根据动力集中动车组要求,研制了一种可适用于"高速铁路网"与"普速铁路网"的轻量化动力集中动车组动力转向架,阐述了该转向架主要技术及结构特点:转向架采用B0轴式、驱动装置采用主动齿轮空心轴+挠性板联轴器弹性机构驱动,牵引电机架悬,1 050 mm车轮轮装盘式基础制动,轮缘油气润滑,转向架具有较小的轴距和质量。通过试验验证该转向架具有较好的可靠性和动力学性能。     

低地板车转向架牵引组件试验设计与研究

牵引组件的力学性能是影响车辆转向架牵引系统的重要因素。文章分析了一种低地板车转向架及牵引组件的结构,设计了牵引组件抗侧滚、纵向、扭转性能试验方案,重点介绍了组件抗侧滚试验方案,并与单件试验方案进行分析比对,研究了动车和拖车2种不同安装工况对抗侧滚刚度的影响,对牵引组件类产品的研发和试验起到了指导作用。     

机车径向转向架的稳定性分析

为了解径向机构对径向转向架临界速度的影响,在分析径向转向架结构的基础上,建立轮对的运动微分方程。通过动力学仿真的方法,在频域和时域里分析径向导向机构对轮对振动的影响。研究结果表明,径向机构通过耦合同一转向架端轴轮对的摇头运动,可实现轮对摇头刚度的非对称,增大轮对的同相摇头刚度;径向机构激发转向架的反相蛇行振动模态,并且使轮对的振动模态向增大阻尼的方向移动,在一定程度上提高了转向架的稳定性;在悬挂参数相同的情况下,径向机构提高了60%的非线性临界速度。     

确定车辆系统线性和非线性临界速度的新方法

将车辆速度视为时间的慢变参数，提出了一种近似计算线性临界速度，非线性临界和极限环的数值方法，该方法亦可对机车车辆蛇行稳定性的滚动振动试验台卢到指导作用，以一高速客车的应用实例，对其线性临界和非线性速度进行了参数研究 。     

轮轨非线性几何接触对铁道车辆稳定性影响的研究

与一般的机械系统相比,铁道车辆系统有着特殊的轮轨接触关系。尽管在理论上轮轨接触的几何关系是确定的,但是它具有很强的非线性特征,在高速运行条件下对铁道车辆运行稳定性有很大的影响。分析了轮轨滚动接触的几何线性和非线性参数表达,并通过车辆临界速度分叉图讨论了它们对车辆运行稳定性的影响。分析结果显示:随着车轮踏面名义等效锥度的减小,会使车辆线性临界速度和非线性临界速度增大;而在名义等效锥度大致相同时,轮轨接触的几何非线性参数的变化对车辆的动力学响应有比较大的影响,随着它的减小,速度分叉图中轮对横移幅值小的临界速度明显减小。从现场实测数据分析也能得到相似的结果。     

转向架主要参数对机车车辆车体弯曲振动的影响

介绍了用传递矩阵法求取考虑了转向架构架弯曲刚性的转向架、车体的振动响应解析方法，并以日本新干线动车为例，计算了与轨道垂直变形相对应的车体振动响应。在此基础上，研究了转向架构架弯曲刚性等转向架参数对车体弯曲振动及垂向系统乘坐舒适性的影响。研究结果表明，转向架构架的弯曲刚性对车体一次弯曲振动影响不大，但转向架构架刚怀降低会导致１０ＨＺ以上高频区二次以上的车体弯曲振动加大，使乘坐舒适性恶化，文中还阐明了