面向长编组高速列车的安全稳定裕度可调控性研究

【摘要】：在京沪高铁试运行期间,某长编组高速列车出现了部分车厢(首尾端车与餐车)的高速晃车现象。当时的情况非常严重：一是根据型式试验的测试结果,车速在高于300km/h时晃车现象非常明显,新车难以验收,后续的联调联试工作难以进行；二是德国西门子公司对此回应只有6个字：“未见此类现象”。 为了查明高速晃车的原因,首先进行了试验数据与动态仿真的对比分析,由于采样制度的差异性和轮轨接触摩擦模型局限性,上述对比未能得到原因分析的任何线索。但是动态仿真与型式试验是互补的,抗蛇行串联刚度对动车稳定性态的影响规律给予了原因分析的新思路,并进一步得到了动车转向架构架横向加速度频谱响应对比证实。最后,在抗蛇行台架试验的基础上,提出了抗蛇行串联刚度的判别准则,以此制定了消除晃车的调控技术对策,调试后的样车成功通过了试运行的考验。高速晃车的及时解决为京沪高铁的联调联试赢得了有限的时间。通过上述工作得到以下结论： (1)由于动车引入了电机吊架横摆模态,使其稳定性态变得复杂,形成了非线性稳定性。高速晃车是动车转向架的非线性稳定性所造成的技术问题。 (2)在型式试验、抗蛇行减振器台架试验和动态仿真分析的基础上,明确了造成高速晃车问题的主要原因,即抗蛇行串联刚度过大使后位转向架稳定裕度变差,这一推论已经得到调试后的型式试验证实。 (3)抗蛇行串联刚度存在的理论最优值为(2～2.5)X,即抗蛇行减振器端节点径向刚度的核算值为(16～20)MN/m。但是考虑到当时京沪高铁的(350-380)km/h运营要求和抗蛇行减振器端节点橡胶老化问题,现场调试时将抗蛇行减振器端节点径向刚度调整为25MN/m。因而现场调控尚存在一个遗留问题：即在新轮轨接触下仍然存在高速晃车的可能性。