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风挡连接装置对列车动力学性能的影响

刘宏友 魏晓东 曾京 王勇

刘宏友, 魏晓东, 曾京, 王勇. 风挡连接装置对列车动力学性能的影响[J]. 交通运输工程学报, 2003, 3(2): 22-26.
引用本文: 刘宏友, 魏晓东, 曾京, 王勇. 风挡连接装置对列车动力学性能的影响[J]. 交通运输工程学报, 2003, 3(2): 22-26.
LIU Hong-you, WEI Xiao-dong, CENG Jing, WANG Yong. Effect of vestibule diaphragm device on train dynamic performance[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(2): 22-26.
Citation: LIU Hong-you, WEI Xiao-dong, CENG Jing, WANG Yong. Effect of vestibule diaphragm device on train dynamic performance[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(2): 22-26.

风挡连接装置对列车动力学性能的影响

基金项目: 

国家自然科学基金项目 50175094

中国铁路机车车辆工业总公司项目 99-辆-45

详细信息
    作者简介:

    刘宏友(1973-), 男, 江苏赣榆人, 博士生, 从事铁路机车车辆结构设计及动力学性能研究

  • 中图分类号: U260.331.7

Effect of vestibule diaphragm device on train dynamic performance

More Information
    Author Bio:

    LIU Hong-you (1973-), male, doctoral student, 86-28-86465458, lhy11@fescomail.net

  • 摘要: 论述了各种风挡的动力学建模处理过程, 结合单节客车动力学计算模型, 以三节客车作为一个列车单元建立了列车动力学计算模型。通过求解描述列车系统的运动微分方程组, 得出了列车蛇行运动稳定性、动态曲线通过性能及运行平稳性等方面的一系列数值仿真结果。计算结果表明, 列车的失稳一般由尾车尾部转向架的蛇行失稳引起; 列车的曲线通过性能随着曲线通过速度的提高、曲线半径的减小而迅速降低; 中间车的运行平稳性明显优于头车和尾车; 密接式风挡的运行平稳性最差, 因此建议加装缓冲装置以提高装备密接式风挡列车的动力学性能。

     

  • 图  1  单节客车的计算模型

    Figure  1.  Calculation model of single passenger car

    图  2  铁风挡摩擦副建模

    Figure  2.  Schematic diagram for modelling iron vestibule diaphragm

    图  3  列车系统动力学计算模型

    Figure  3.  Dynamic calculation model of train system

    图  4  第11位轮对横移量的运行历程曲线

    Figure  4.  The eleventh wheelset displacement diagram

    图  5  左轮脱轨系数的变化曲线

    Figure  5.  Derailment coefficient of left wheel

    图  6  轮对横移量的变化曲线

    Figure  6.  Wheelset displacement diagram

    表  1  图 1中各参数数值

    Table  1.   Parameters in fig.1

    参数 车体质量Mc/kg 构架质量Mb/kg 轮对质量Mw/kg 车辆定距之半Lc/m 车体重心高Hc/m 构架重心高Hb/m 转向架轴距2b/m 滚动圆半径R0/m
    数值 3.36×104 2.4×103 1.8×103 9 1.742 0.508 2.5 0.4575
    参数 二系止挡间隙Δ/m 一系悬挂三向刚度Kpx, Kpy, Kpz/N·m-1 一系悬挂三向阻尼Cpx, Cpy, Cpz/N·s·m-1 二系悬挂三向刚度Ksx, Ksy, Ksz/N·m-1 二系悬挂三向阻尼Csx, Csy, Csz/N·s·m-1 牵引拉杆三向刚度Ktx, Kty, Ktz/N·m-1 二系止挡刚度KΔ/N·m-1
    数值 0.04 1.45×107, 7.5×106, 0.665×106 0, 0, 1.5×104 1.5×105, 1.5×105, 2.9×105 2.5×105, 5.0×104, 8.0×104 1.19×107, 1.68×104, 2.84×104 0 y≤0.04
    5.0×106 0.04 < y≤0.06
    5.0×107 y > 0.06
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    表  2  列车计算模型的自由度

    Table  2.   Freedom degrees of the train calculation model

    自由度 伸缩 横移 浮沉 侧滚 点头 摇头 备注
    车体 xci yci zci φci θci ψci i=1~3
    构架 ybj zbj φbj θbj ψbj j=1~6
    轮对 ywk zwk φwk ψwk k=1~12
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    表  3  不同风挡对应的列车蛇行失稳临界速度

    Table  3.   Hunting critical speed of the train with different vestibule diaphragms

    风挡类型 铁风挡 橡胶风挡 折棚风挡(不加缓冲装置) 折棚风挡(加装缓冲装置)
    Vcr/m·s-1 61.4 61.8 58.9 61.4
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    表  4  首车一位轮对动态曲线通过考察指标

    Table  4.   Check indices of the first wheelset of the first car during dynamic negotiation

    考察指标 铁风挡 橡胶风挡 折棚风挡(不加缓冲装置) 折棚风挡(加缓冲装置)
    轮对横移量/m 0.01735 0.01734 0.0174 0.01733
    车轮轮轨横向力/N -38440 -40600 -37600 -40380
    左轮轮重减载率 0.4015 0.4065 0.3746 0.4483
    左轮脱轨系数 0.3310 0.3490 0.3264 0.3313
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    表  5  各采样点对应的横向运行平稳性指标

    Table  5.   Lateral ride comfort indices for different sampling points

    采样点 1 2 3 4 5 6
    铁风挡 2.1902 1.8290 1.8896 1.8647 1.9093 2.2811
    橡胶风挡 2.1789 1.8208 1.8853 1.8654 1.8795 2.2835
    折棚风挡(不加缓冲装置) 2.2558 2.2704 2.2500 2.1715 2.2657 2.3860
    折棚风挡(加缓冲装置) 2.2646 2.1274 2.1625 2.1073 2.2232 2.3204
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    表  6  采样点6的横向运行平稳性指标

    Table  6.   Lateral ride comfort indices of the sixth sampling point

    列车运行速度V/m·s-1 铁风挡 橡胶风挡 折棚风挡(不加缓冲装置) 折棚风挡(加缓冲装置)
    33.3 2.2811 2.2835 2.3860 2.3204
    38.9 2.3764 2.3641 2.4729 2.4034
    44.4 2.4752 2.4547 2.5753 2.4785
    50.0 2.5858 2.5668 2.6627 2.5772
    55.6 2.6600 2.6442 2.7107 2.6509
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  • 收稿日期:  2002-06-15
  • 刊出日期:  2003-06-25

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