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200km/h摆式电动车组拖车转向架设计及动力学性能研究

李晓燕  
【摘要】: 提高列车运行速度是我国铁路运输发展的方向。我国铁路自1997年以来,在三大主要干线上进行了四次规模较大的提速,取得了较好的社会效益和经济效益,并将在今后进一步扩大提速范围。然而,在我国现有的铁路线路上,有相当大的一部分铁道线路标准较低。在这些线路上,由于受到地形、地貌的限制,要想依靠大幅度提高线路标准或修建新线来提高列车运行速度,其投资大,且周期长。采用摆式列车,可使列车以较高的速度通过曲线且不降低旅客的乘坐舒适度,这是既有线路提速、增加铁路客运能力、提高铁路与其它交通工具竞争能力的一种有效办法。世界上很多国家自上世纪90年代以来已经成功开行了摆式列车,我国也正在开展摆式列车的研制工作。 摆式列车主要是依靠提高曲线通过速度达到提速的目的。车辆曲线通过速度提高后,将产生较大的离心加速度。其结果不仅降低旅客的乘坐舒适度,同时将加大轮轨横向力和加剧轮轨间的磨耗。如使用传统的转向架,势必加大轮轨磨耗,降低列车的运行安全性。因此在研制车体倾摆系统的同时,必须研制适应于既有线路特点的摆式客车转向架。本文结合中国南方机车车辆集团公司(CSR)的科研项目,根据我国国情对摆式客车转向架进行了设计研究。 本文首先介绍了摆式客车提速的机理,提出摆式电动车组的基本方案,并简要介绍了国外几种摆式列车转向架的结构型式,根据国外成功运营经验,提出我国高速摆式客车转向架宜采用一系柔性定位的转向架的模式。倾摆机构采用四摆杆机构加机电式作动器,为簧间摆模式。论文对摆式客车转向架进行了方案设计和技术设计,确定了转向架的技术参数并阐述了转向架各组成部件的结构特点及主要作用。同时对倾摆机构进行了运动分析和受力分析,并对摆式客车的动力学性能进行了分析。最后论文利用ANSYS有限元软件对转向架中受力比较复杂的部件摆枕和构架进行了静强度分析,使其强度满足车辆高速运行的要求,确保转向架的安全运行。 研究结果表明,本文提出的高速摆式客车转向架不仅有很好的曲线通过性能,在直线上也有较高的稳定性。既适用于山区线路,也可满足平丘地区的干线上使用。


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