重載列車縱向動力學建模研究.pdf

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

2、善了列車縱向動力學問題的研究理論和方法，主要完成的研究工作有以下幾個方面:
　　1.建立了軌道坐標系下的列車縱向動力學模型，其中的車鉤力用緩沖器落錘試驗動態(tài)撓力特性曲線插值產生，不同工況下的制動力通過制動機室內靜置試驗獲得的列車編組中每個制動缸的升壓曲線換算得出，不同位置制動缸的延時時間也取自相應曲線的水平段。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列車縱向沖動的影響。
　　2.提出了一個全

3、新的基于非慣性坐標系的車鉤緩沖系統(tǒng)模型，該模型可以在不影響列車縱向動力學方程的基礎上，利用準靜態(tài)平衡假設，在求解列車縱向運動的同時，獲得包括車鉤相對車體轉動位移在內的車鉤緩沖系統(tǒng)各組成部件自身非線性運動特點。
　　3.按照空氣流體動力學的連續(xù)介質力學理論，建立了一個包括漏泄和管壁摩擦損耗在內的列車管數(shù)學模型，獲得了列車管隨時間和列車管長度坐標變化的壓力/速度耦合偏微分方程組，并采用有限元方法來求解該偏微分方程組。建立了基于完全氣體

4、狀態(tài)方程的車輛制動單元數(shù)學模型，與列車管模型一起，構成了一個新的基于有限元和多體理論的重載貨車空氣制動系統(tǒng)數(shù)學模型，并以此作為列車縱向動力學分析中制動力的模擬。
　　4.建立了軌道坐標系下的大秦線2萬t重載列車縱向動力學模型，其中制動力采用本文提出的基于有限元和多體系統(tǒng)的列車制動系統(tǒng)數(shù)學模型來表述，研究了重載列車采用Locotrol技術的必要性以及需要注意的問題，實測大秦線2萬t重載列車全程運行的車鉤載荷—時間歷程，并選擇其中一個