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车辆－轨道耦合动力学在脱轨分析中的应用

作　者: 杨春雷
导　师: 翟婉明
学　校: 西南交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 车辆-轨道耦合动力学脱轨脱轨评判准则车轮抬升量轮轨接触点脱轨预防
分类号: U270
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 474次
引　用: 5次
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内容摘要

列车脱轨是危及铁路行车安全的重大事故。列车脱轨是许多综合因素造成的，是车辆子系统和轨道子系统相互耦合作用产生的结果。研究车辆脱轨的内在机理，分析脱轨事故发生的确切原因，防止脱轨事故的再次发生，保证铁路运输安全是国内外铁路科技工作者一直追求的目标。我国目前仍主要以脱轨系数、轮重减载率等指标进行脱轨分析和评判，存在一定的局限性和不确定性。本文基于车辆-轨道耦合动力学理论，采用货车-轨道空间耦合模型，以轮轨空间接触几何关系为核心，针对现行脱轨评判准则存在的一些不足，提出了以轮轨接触点位置作为车辆脱轨仿真分析时的直观指标，并采用车轮抬升量和轮轨接触点为脱轨评判准则，进行了C₆₂货车的直线和曲线运行仿真分析。论文重点分析了车辆运行速度、轮轨摩擦系数、车辆载重、轨道几何不平顺、偏载、轨距大小、车轮踏面形状等因素对脱轨的影响。文中结合现阶段我国大力推广使用的转8AG转向架，对装用此转向架的C_64A货车和装用转8A转向架的C₆₂货车进行了详细的直线和曲线脱轨仿真对比分析，结果表明，对原转8A转向架加装交叉支撑拉杆装置、使用双作用弹性滚子旁承后，其直线抗脱轨性能明显改善，而曲线通过能力基本相当。根据以上的分析，结合铁路运营实际，论文最后提出了现阶段我国预防列车脱轨的一些基本对策，并就脱轨研究方向提出了自己的设想。

全文目录

第1章绪论  7-12
  1．1 引言  7-8
  1．2 脱轨问题相关学科发展概况  8-10
    1．2．1 轮轨滚动接触力学的发展  8
    1．2．2 车辆系统动力学的发展  8-9
    1．2．3 轮轨接触几何关系研究  9-10
    1．2．4 脱轨评判准则的研究  10
  1．3 本论文的主要工作  10-12
第2章车辆—轨道耦合作用力分析  12-28
  2．1 引言  12
  2．2 货车—轨道耦合模型及其动力学方程  12-20
    2．2．1 货车—轨道耦合模型  12-14
    2．2．2 车辆／轨道系统动力学运动方程  14-20
  2．3 轮轨空间动态耦合作用力  20-28
    2．3．1 轮轨系统坐标系及其变换  20-22
    2．3．2 轮轨法向力的求解  22-24
    2．3．3 轮轨切向蠕滑力计算  24-28
第3章基于车辆—轨道耦合动力学的脱轨仿真分析系统  28-32
  3．1 引言  28
  3．2 脱轨仿真分析数值计算方法  28-29
  3．3 基于车辆—轨道耦合动力学理论的脱轨仿真分析系统  29-32
    3．3．1 仿真模型结构示意图  29-30
    3．3．2 脱轨仿真程序流程图  30-31
    3．3．3 DSCP系统的功能  31-32
第4章车辆脱轨评判准则的分析探讨  32-41
  4．1 引言  32
  4．2 现行脱轨评判标准及其缺陷  32-34
    4．2．1 Nadal公式  32-33
    4．2．2 美国Weinstock标准  33
    4．2．3 日本JNR准则  33-34
    4．2．4 以轮重减载率评判脱轨  34
  4．3 根据车轮抬升量评判脱轨  34-35
  4．4 根据轮轨接触点位置评判脱轨  35-41
    4．4．1 根据轮轨接触点评判脱轨的原理  35-36
    4．4．2 以轮轨接触点位置评判脱轨的算例  36-41
第5章基于车辆—轨道耦合动力学的脱轨影响参数研究  41-66
  5．1 引言  41
  5．2 脱轨影响参数研究  41-64
    5．2．1 车辆运行速度v的影响  41-46
    5．2．2 轮轨摩擦系数μ的影响  46-50
    5．2．3 轨道几何不平顺的影响  50-51
    5．2．4 车辆载重的影响  51-53
    5．2．5 车轮踏面的影响  53-55
    5．2．6 轨距的影响  55-56
    5．2．7 车辆偏载的影响  56-58
    5．2．8 货车转向架抗菱刚度的影响  58-64
  5．3 防止车辆脱轨的对策  64-66
结论  66-69
致谢  69-70
参考文献  70-75
附录  75-78
攻读硕士期间发表的论文及科研成果  78

车辆－轨道耦合动力学在脱轨分析中的应用

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