重載列車縱向動(dòng)力學(xué)建模研究.pdf

1、發(fā)展重載運(yùn)輸已經(jīng)成為中國(guó)乃至全世界鐵路貨物運(yùn)輸?shù)闹鞴シ较?，然而隨著列車牽引重量的提升和編組長(zhǎng)度的增加，導(dǎo)致其縱向沖動(dòng)問(wèn)題十分突出，加重了斷鉤或擠壓脫軌等危險(xiǎn)傾向。因此，深入研究列車縱向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，完善分析模型，對(duì)車輛的合理設(shè)計(jì)、安全操縱和優(yōu)化等具有重要的指導(dǎo)意義。
　　基于上述背景，本論文研究了列車縱向動(dòng)力學(xué)模型建立方法，提出了一個(gè)基于非慣性坐標(biāo)系的車鉤緩沖系統(tǒng)模型，建立了一個(gè)基于有限元和多體理論的重載貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，完

2、善了列車縱向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的研究理論和方法，主要完成的研究工作有以下幾個(gè)方面:
　　1.建立了軌道坐標(biāo)系下的列車縱向動(dòng)力學(xué)模型，其中的車鉤力用緩沖器落錘試驗(yàn)動(dòng)態(tài)撓力特性曲線插值產(chǎn)生，不同工況下的制動(dòng)力通過(guò)制動(dòng)機(jī)室內(nèi)靜置試驗(yàn)獲得的列車編組中每個(gè)制動(dòng)缸的升壓曲線換算得出，不同位置制動(dòng)缸的延時(shí)時(shí)間也取自相應(yīng)曲線的水平段。利用建立的模型研究了典型工況下，緩沖器性能參數(shù)、列車牽引噸位以及車鉤間隙對(duì)列車縱向沖動(dòng)的影響。
　　2.提出了一個(gè)全

3、新的基于非慣性坐標(biāo)系的車鉤緩沖系統(tǒng)模型，該模型可以在不影響列車縱向動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，利用準(zhǔn)靜態(tài)平衡假設(shè)，在求解列車縱向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，獲得包括車鉤相對(duì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)位移在內(nèi)的車鉤緩沖系統(tǒng)各組成部件自身非線性運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。
　　3.按照空氣流體動(dòng)力學(xué)的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，建立了一個(gè)包括漏泄和管壁摩擦損耗在內(nèi)的列車管數(shù)學(xué)模型，獲得了列車管隨時(shí)間和列車管長(zhǎng)度坐標(biāo)變化的壓力/速度耦合偏微分方程組，并采用有限元方法來(lái)求解該偏微分方程組。建立了基于完全氣體

4、狀態(tài)方程的車輛制動(dòng)單元數(shù)學(xué)模型，與列車管模型一起，構(gòu)成了一個(gè)新的基于有限元和多體理論的重載貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并以此作為列車縱向動(dòng)力學(xué)分析中制動(dòng)力的模擬。
　　4.建立了軌道坐標(biāo)系下的大秦線2萬(wàn)t重載列車縱向動(dòng)力學(xué)模型，其中制動(dòng)力采用本文提出的基于有限元和多體系統(tǒng)的列車制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型來(lái)表述，研究了重載列車采用Locotrol技術(shù)的必要性以及需要注意的問(wèn)題，實(shí)測(cè)大秦線2萬(wàn)t重載列車全程運(yùn)行的車鉤載荷—時(shí)間歷程，并選擇其中一個(gè)