侧风作用下的高速列车运行安全性车辆工程专业论文.docxVIP

西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本学位论文的主要研究工作贡献如下： 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明 本学位论文的主要研究工作贡献如下： 1．本文建立了随机脉动风模型，将风载简化为集中加载在车体质心的侧向 力、升力、侧滚力矩、摇头力矩和点头力矩，分析车辆在侧风环境中的运行安 全性。 2．探究车辆运行姿态与风向角、风速和车速之间的变化规律；分析比较车 体和轮对在运行姿态上的联系和差异。 3．在侧风工况下，改变一系和二系的悬挂参数，探究不同悬挂参数对车辆 运行安全性的影响及敏感程度。 4．提出采用半主动横向减振器和主动抗侧滚扭杆装置来改善车辆的抗侧风 稳定性。 论文的研究工作得到了以下项目的支持： 国家973计划课题“高速列车运行性能综合影响因素研究，研究期限： 2011-201 5，项目批准号：201 1CB71 1106 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在 文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 工 学位论文作者签名： 砌嗬 日期：讪∽j、q 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页 摘 要 随着高速铁路的快速发展以及列车速度的日益提高，列车与空气相互作用 的动力学问题亟待解决。尤其是我国兰新线高速铁路建成通车以及沿海高速铁 路修建工程快速推进，侧风威胁高速列车运行安全的问题日益突显。侧风对高 速列车运行安全性影响的研究不仅涉及车辆系统动力学，同时也需要对空气动 力学以及流固耦合方面进行深入研究，这就加大了此类问题的研究难度。本文 建立了高速列车动力学模型以及随机风载模型，对侧风环境中车辆运行姿态、 运行安全性进行了仿真分析，并提出提高抗侧风稳定性的措施。 一般来看，高速列车头车的气动性能较差，因此，本文选择头车作为研究 对象，采用Simpack多体动力学软件建立其动力学模型。并考虑随机脉动风， 采用最接近自然风特性的Simu风速频谱，利用线性滤波法的自回归AR模型重 现风速时域样本。由风速与车速计算合成风速，再通过空气动力学理论计算得 到气动力和气动力矩集中加载于车体简化中心上。 模拟得出风速时程后，本文通过改变风速、风向角以及车速大小来探究车 体姿态、轮对姿态、车辆运行安全性指标随这三个参数改变的变化规律。同时， 在时域内详细分析了车体姿态与轮对姿态的相对变化情况。 为了提高车辆的抗侧风稳定性，本文先研究了在侧风环境中一系和二系悬 挂系统参数的改变对运行安全性的影响。结果表明，各悬挂参数在所给的变化 范围内对列车运行安全性的影响并不明显。然后，提出利用半主动横向减振器 和主动抗侧滚扭杆装置来抑制由侧风引起的车辆振动，结合Simpack软件和 Matlab／Simulink控制模块联合仿真分析这两种措施的控制效果。 关键词：高速列车；侧风；运行姿态；运行安全性；悬挂参数；抗风措施 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1I页 Abstract With the rapid development of high-speed railways and the steadily increasing of the train speed，the dynamics problems caused by interaction between train and air need to be solved urgently．Especially since the Lanxin high-speed line was put into use and the construction of some coastal high—speed line is in accelerated process，the running safety of high—speed train caused by cross wind is becoming increasingly prominent．The running safety of high—speed train is not only related to vehicle system dynamics，but also needs the comprehensive studies on aerodynamics and fluid—solid coupling dynamics，which increases the difficulty of the studies on such