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动车组车轮踏面与悬挂参数合理匹配研究

方涛  
【摘要】:国内在运营动车组CRH2和CRH3踏面等效锥度和悬挂参数差异大,导致动力学性能存在差异,CRH2车轮踏面锥度小、定位刚度小,其直线运行平稳性良好,但其曲线通过能力较弱,长时间运营后车轮踏面部分区域剥落现象严重;CRH3车轮踏面等效锥度大,定位刚度大,具有良好的曲线通过能力,但直线运行时某速度区段内易出现晃车现象,直线运行时稳定性和横向平稳性稍显不足。为加快中国高铁迈向世界的步伐,国内目前正在研制国标标准动车组,拟统一这两种锥度和定位参数,形成中国标准动车组踏面和定位参数。 因此,本文基于SIMPACK动力学仿真软件,建立了CRH2型车的动力学模型,其中轮对为弹性体,并将一系钢弹簧模型化,以提高仿真结果的准确性和真实性。在此基础上,计算验证了CRH2型车不同曲线半径的通过能力,分析其存在的问题并找寻原因,继而提出采用改变车轮踏面锥度并优化一、二系悬挂参数的方法,获得曲线通过能力优于CRH2型车的具有新踏面和新悬挂参数的优化车。论文最后对新参数下车辆的曲线和直线动力学性能进行了验证。整篇论文研究过程中得出以下主要结论: (1)高速动车组一系钢弹簧的振动对构架的横向、垂向振动有一定影响,因此,在分析高速动车组构架振动的仿真计算中一系钢弹簧的建模应予以考虑。 (2)CRH2型车车辆曲线通过时,欠超高情况下,除垂向力指标稍差于无欠超高下的垂向力指标外,其他指标均优于或与无欠超高下的车辆动力学评价指标基本一致。因此,实际线路设计时宜设计有合适的欠超高。 (3)改变踏面锥度后的CRH2型车,一系纵向刚度和抗蛇行减振器阻尼对车辆各动力学指标影响显著,且二者存在较强的交互作用,在对二者优化时需考虑其交互作用的影响。一系垂向阻尼对轮重减载率影响显著,对其他动力学指标影响不大或基本无影响。 (4)优化获得一套与等效锥度0.11匹配的一、二系悬挂参数。优化后车辆的稳定性及曲线通过能力优于CRH2型车,过曲线时的磨耗较CRH2型车得到下降,轮轨接触情况得到明显改善;优化后车辆的直线运行性能与CRH2型车基本一致。


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