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四模块100%低地板有轨电车动力学性能研究

陈雷  
【摘要】:改革开放三十多年来,中国经济得到了快速发展,人民生活水平有了显著提高,但资源过度消耗和环境持续恶化的问题也同样突出,且随着城镇化的不断推进,城市人口数量急剧增长,使得城市交通日益拥挤,给人民的出行和城市的发展带来了严重阻碍,各大城市都在寻求新的交通方式。城市轨道交通以其节能、环保、高效、运量大、建设成本低的特点,近年来受到越来越多城市的青睐。特别是100%低地板有轨电车,凭借其地板面高度低、方便旅客上下车、站停时间短等优点,自其诞生以来在欧洲各大城市取得了快速发展,国内也已经有数十个城市计划引进这一交通模式。面对旺盛的市场需求,国内各大机车车辆厂已经先后展开了对100%低地板有轨电车的研发。本文首先阐述了100%低地板有轨电车的发展历史和发展趋势,同时介绍了有轨电车的结构形式和典型的独立旋转车轮转向架。在此基础上,根据某四模块100%低地板有轨电车的车体和转向架结构特点,利用SIMPACK多体动力学软件,建立了相应的动力学模型,接着从理论上分析了传统轮对、独立旋转车轮、横向耦合独立旋转车轮转向架和纵向耦合独立旋转车轮转向架的导向机理,并利用SIMPACK软件进行了仿真验证,仿真结果表明:不论是在直线还是曲线上,与独立旋转车轮相比,纵向耦合独立旋转车轮都具有更好的导向性。然后根据GB/T 5599-1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》,利用所建立的动力学模型对该有轨电车的悬挂参数进行了优化,得出了较为合理的悬挂参数。最后对车辆进行了运行稳定性、平稳性和曲线通过性分析,分析结果表明:有轨电车的非线性临界速度为242km/h,能够满足70km/h的最高运行速度要求;车辆在70km/h的速度范围内,无论是在空车还是定员状态下,车辆的横向和垂向平稳性指标都小于2.5,达到GB/T 5599-1985中的优秀等级;通过小半径曲线时,有轨电车的轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数和轮重减载率等曲线通过性指标都在GB/T 5599-1985所要求的范围内,能安全地通过城市路面的小半径曲线。


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