既有线上200km/h机车动力学研究

论文摘要

既有线提速到200km/h等级,国内、外高速列车普遍采用动车组。根据我国国情,技术和经济上较为合理的200km/h客运模式应该是动车组和机车牵引模式共存。利用多刚体动力学软件SIMPACK建立200km/h六轴交流传动电力机车模型,该模型经过前人多次结构参数优化,使其具有很高的动力学性能；线性临界速度达到500km/h,非线性临界速度达到300km/h。根据我国主要干线线路特征,采用德国高速高干扰和美国轨道不平顺功率谱转换成的随机不平顺时域谱,同时考虑了线路的高低、轨向和水平不平顺状况构造了好、中、差三种线路。分析得出,在直线轨道上200km/h电力机车能够以240km/h速度通过德国高干扰线路；通过美国6级线路的最高速度为200km/h；通过美国5级线路的最高速度为160km/h,既有线提速到200km/h,线路等级至少要高于美国6级线路标准。200km/h电力机车通过曲线轨道时,外轮导向力和轮对横向力对轨道破坏最严重的地方出现在圆曲线上；右轮轮重减载率、垂向力和外轮脱轨系数最危险的地方出现在缓和曲线区段；轮对冲角最大值也出现在缓和曲线区段；曲线外轨超高最大值取150mm比较合理；机车轮对横向力和轮重减载率对机车通过曲线段影响最大,最先达到其安全值,可以作为限值机车通过曲线轨道最高速度的指标。轨道几何不平顺对200km/h机车动力学性能影响不同：高低不平顺对机车垂向加速度影响最大；轨向不平顺对机车横向加速度和轮对横向力影响最大；水平不平顺对机车横向和垂向加速度影响都很大；扭曲不平顺影响机车轮对横向力和车体横向加速度,轨距不平顺主要起控制作用的是轮轨接触几何关系,并以此计算出了,机车以200km/h速度通过轨道不平顺时的安全管理值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外既有线上200km/h电力机车动力学性能研究
• 1.2.1 国内既有线上200km/h电力机车动力学性能研究
• 1.2.2 国外既有线上200km/h电力机车动力学性能研究
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 机车动力学模型及轨道不平顺
• 2.1 200km/h六轴交流传动电力机车动力学仿真模型
• 2.1.1 机车模型主要结构介绍
• 2.1.2 机车主要结构悬挂参数
• 2.1.3 模型的自由度及广义坐标
• 2.1.4 运动微分方程
• 2.1.5 机车的线性临界速度分析
• 2.1.6 机车的非线性临界速度分析
• 2.2 轨道不平顺
• 2.3 本章小结
• 第3章 机车动力学性能评价方法
• 3.1 机车动力学性能评价方法
• 3.1.1 稳定性
• 3.1.2 平稳性
• 3.1.3 曲线通过性能
• 3.1.3.1 脱轨系数
• 3.1.3.2 轮轨横向力（轨排力）
• 3.1.3.3 轮重减载率
• 3.2 本章小结
• 第4章 200km/h电力机车动力学性能研究
• 4.1 直线轨道上200km/h电力机车动力学性能研究
• 4.1.1 直线轨道上机车垂向平稳性分析
• 4.1.2 直线轨道上机车横向平稳性分析
• 4.2 既有线曲线轨道上200km/h电力机车动力学性能研究
• 4.2.1 既有线上曲线参数
• 4.2.1.1 曲线最大超高
• 4.2.1.2 曲线最小半径
• 4.2.1.3 缓和曲线
• 4.2.1.4 圆曲线及夹直线
• 4.2.2 机车通过400米半径曲线轨道时的动力学性能
• 4.2.2.1 外轨超高对机车曲线通过性能的影响
• 4.2.2.2 缓和曲线长度对机车曲线通过性能影响
• 4.2.3 机车通过500-1800m曲线半径轨道时的动力学性能
• 4.2.3.1 第一轮对外轮导向力
• 4.2.3.2 第一轮对的横向力
• 4.2.3.3 第一轮对右轮垂向力
• 4.2.3.4 第一轮对右轮轮重减载率
• 4.2.3.5 第一轮对脱轨系数
• 4.2.3.6 第一轮对冲角
• 4.3 本章小结
• 第5章 轨道几何不平顺
• 5.1 既有线轨道几何不平顺
• 5.2 既有线轨道几何不平顺对200km/h电力机车动力学性能影响
• 5.2.1 轨道高低不平顺对200km/h电力机车动力学性能影响
• 5.2.2 轨道轨向不平顺对200km/h电力机车动力学性能影响
• 5.2.3 轨道水平不平顺对200km/h电力机车动力学性能影响
• 5.2.4 轨道扭曲不平顺对200km/h电力机车动力学性能影响
• 5.2.5 轨道轨距不平顺对200km/h电力机车动力学性能影响
• 5.3 小结
• 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文