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《大连交通大学》 2012年
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高铁车辆安全稳定裕度可调控性研究

刘文辉  
【摘要】:振动报警故障是武广高铁特定线路所产生的特殊现象,其表明轮轨磨耗将对高速转向架稳定裕度产生非常敏感的影响。结合报警调查的试验分析,本文进行了基于模型的动态仿真分析,指出局部下凹型磨耗踏面所形成的小幅蛇行振荡是造成上述报警故障的主要原因之一。 由于轮轨接触蛇行振荡不再是固有不变的,因而必须采用抗蛇行频带吸能模式以提高转向架稳定裕度。由于转向架CRH3C稳定裕度不十分充裕,试验分析表明:在轮轨局部密贴型接触下,小幅蛇行振荡激扰引起构架横向谐振,其频率可达6.4Hz,并导致抗蛇行减振器卸荷。由于拖车点头迟滞非线性,一旦卸荷,拖车构架将产生横向颤振并报警。同时,由于抗蛇行减振器的耗散能力制约,为此将诸如横向谐振所造成的卸荷、横向冲击所产生的漏油等现象统称为高频卸荷机制。而抗蛇行动态刚度的非线性则是指因高频卸荷机制所带来的非线性影响。因此,正是由于高速转向架具有上述非线性行为,小幅蛇行安全论不再适用了。 通过上述工作可以得到武广报警的两点原因: 一是外部原因:踏面的局部下凹型磨耗造成轮轨接触关系恶化,形成小幅蛇行,造成高频激扰; 二是内部原因:拖车点头迟滞非线性使构架在垂向形成(10~30)Hz宽频带响应,一旦“卸荷”拖车构架将出现横向颤振或持续高频振动,并发出振动报警。 根据抗蛇行串联刚度对频谱吸能特性的影响规律,提出了抗蛇行软约束调控技术对策。在小位移摄动条件下,建立了抗蛇行减振器假设模型,即认为液压刚度很高,抗蛇行串联刚度是端节点橡胶刚度的一半。若将抗蛇行串联刚度适当地调高一倍,基于动态仿真的非线性行为安全评估表明:转向架CRH3C的稳定裕度得到改善,如临界速度和商业速度都得到明显的提高。由于上述调节必须通过更换橡胶节点方式来实现,因而将其称为抗蛇行软约束调控。仿真预期结果表明其完全可以保障高铁350~380km/h的运营安全。这一抗蛇行软约束的可调控性已经在高速晃车问题的解决过程中得到了验证。
【学位授予单位】:大连交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U270.11

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