地铁车辆车轮椭圆问题研究

论文摘要

根据某地铁二号线车辆存在的问题，从车辆系统动力学的角度对其车轮易发生踏面剥离、车轮椭圆化和车体垂向振动过大的现象进行了研究。针对二号线车辆垂向动力学性能较差的现象，对车辆的动力学性能作了全面的分析，其中对车轮椭圆形成(主要以车轮的纵向颤振为衡量指标)和车辆振动相关联的关键参数进行了优化，最主要的2个参数为：牵引装置纵向合成刚度、一系横向(和纵向)合成刚度。动力学分析表明，短牵引杆会使车辆在受到垂向冲击激励时车体端部垂向振动加速度响应比长牵引杆或无牵引杆的情况增加约50％；在车辆突然施加制动或牵引时，短牵引杆的作用也会使车辆振动加速度显著增大，由于施加制动是地铁车辆长期频繁使用的工况，因此车辆的垂向振动将经常性的保持较高水平。这些计算结果是采用国产化零部件以减缓二号线车轮椭圆问题的理论依据，分析认为这两项措施是解决问题的关键。二号线车轮椭圆问题与二号线车辆垂向振动大的问题是相关联的，即就二号线车辆而言，车轮较小的椭圆度就会增大车辆振动，而车辆振动加大后会进一步促进车轮椭圆扩展，导致需要频繁镟轮，因此重要的是要减弱两者间的关联程度。计算结果尚不能提供直接依据来证实车轮不圆是由短牵引杆引起的，也不能排除他们之间的关联性，其中短牵引杆过大的连接刚度对车辆的不利影响是明确的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 车轮损伤概述
• 1.2 车轮损伤的类型
• 1.3 车轮损伤的研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 二号线车辆结构特点及建模
• 2.1 动车转向架
• 2.2 主要结构特点
• 2.2.1 构架
• 2.2.2 轮对轴箱
• 2.2.3 悬挂系统
• 2.2.4 牵引装置
• 2.2.5 驱动装置
• 2.3 轮轨数学模型
• 2.3.1 轮轨接触关系
• 2.3.2 轮轨力
• 2.4 模型
• 2.4.1 动车物理模型
• 2.4.2 轮/轨匹配关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 线性系统分析
• 3.1 根轨迹分析
• 3.2 频率响应分析
• 3.2.1 一系垂向刚度影响
• 3.2.2 齿轮箱吊挂刚度的影响
• 3.2.3 二系悬挂垂向刚度的影响
• 3.2.4 二系垂向阻尼的影响
• 3.3 牵引杆的影响分析
• 3.3.1 常规分析
• 3.3.2 短牵引杆的特殊刚度影响分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 常规非线性分析
• 4.1 稳定性
• 4.1.1 非线性临界速度
• 4.1.2 一系纵向刚度的变化对临界速度的影响
• 4.1.3 一系横向刚度的变化对临界速度的影响
• 4.2 平稳性
• 4.2.1 评判标准
• 4.2.2 计算结果
• 4.3 曲线通过性能
• 4.3.1 评判指标
• 4.3.2 计算结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 车辆垂向异常振动分析
• 5.1 高低不平顺对车辆的冲击
• 5.2 上坡时车体的垂向性能
• 5.3 一系纵向刚度对轮对纵向振动的影响
• 5.3.1 纵向牵引刚度为2e7N/m时
• 5.3.2 纵向牵引刚度为2e8N/m时
• 5.4 参数优化
• 5.4.1 纵向牵引刚度
• 5.4.2 一系纵向刚度
• 5.4.3 一系横向刚度
• 5.4.4 一系纵横向刚度
• 5.4.5 二系空气弹簧刚度.
• 5.4.6 改进参数
• 5.5 改进后动力学性能校核
• 5.5.1 稳定性
• 5.5.2 平稳性
• 5.5.3 曲线通过性能
• 5.6 本章小结
• 第6章 牵引杆长度影响的特殊分析
• 6.1 牵引装置结构特点
• 6.2 非惰行状态下动力学分析的特殊处理
• 6.3 计算结果
• 6.3.1 车辆前端垂向振动加速度
• 6.3.2 一系簧垂向承载力
• 6.3.3 轮对的颤振
• 6.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目