快速货车转向架关键技术研究

论文摘要

高速、重载是当前我国铁路发展的两个主要方向。目前,我国大量新建高速线路,大力推进客运高速化,也为货运快捷化创造了条件,但这对货运列车的速度提出了更高的要求,以减少客货列车的速度差。为了充分利用高速线路的运输能力,可采取在高速线路上开行快速货运专列的方法,国外已经成功开行了商业化的快速货车。解决货运提速的关键技术之一是研制快速货车转向架。目前,我国还没有成功研制出满足160km/h商业化运行的快速货车,主要原因是没有技术成熟、安全可靠、性能优良的快速货车转向架。为实现安全、快捷、高效、经济的货物运输,全面研究快速货车的关键技术迫在眉睫。因此,本文根据我国快速货车的主要技术要求,率先对快速货车转向架的轴重、车轮直径及悬挂参数等关键技术进行深入研究,以期对发展我国商业化快速货车转向架提供理论依据,具有较好的现实意义和工程应用价值。本文在分析了国外成功营运的快速货车转向架的基础上,介绍了我国目前开发的快速货车转向架的结构特点及其关键技术研究现状。结合快速货车转向架的技术特点和运行要求,利用车辆系统动力学理论,分析了快速货车各主要部件的受力情况,并建立快速货车动力学方程;应用多体系统动力学软件SIMPACK建立了快速货车动力学仿真模型。用建立的仿真模型模拟研究快速货车转向架的轴重对动力学性能的影响,提出了较优化的快速货车轴重建议值;研究快速货车车轮直径对动力学的影响,提出了较优化的快速货车车轮直径建议值;在优化选取了轴重和轮径的基础上,全面分析了转向架悬挂参数对快速货车动力学性能的影响,以期优化出影响快速货车转向架动力学性能的主要悬挂参数和取值范围,为设计快速货车转向架悬挂参数提供依据。论文最后对快速货车的动力学性能进行了预测分析。论文分析结果表明,选取18t轴重、915mm车轮直径能较好地满足时速160km快速货车的运行要求,也充分证实了当前我国试验型快速货车转向架所采用的轴重及车轮直径的正确性,为其提供了理论依据。研究得出的悬挂参数对车辆动力学性能影响关系的结果,也为研制快速货车转向架提供了较好的理论参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 国外快速货车转向架现状
• 1.2.1 Y25型系列转向架
• 1.2.2 Y37转向架
• 1.2.3 DRRS型转向架
• 1.2.4 TF25型、TF25E型转向架
• 1.2.5 Swing Motion转向架
• 1.2.6 Scheffel自导向径向转向架
• 1.2.7 FIAT快速货车转向架
• 1.2.8 SJ型转向架
• 1.2.9 LEILA低噪音转向架
• 1.3 我国快速货车转向架
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 快速货车转向架技术特点及关键技术研究
• 2.1 快速货车转向架的技术特点
• 2.2 快速货车转向架关键技术研究
• 2.2.1 轮径与轴重
• 2.2.2 轴箱及轴箱悬挂装置
• 2.2.3 焊接构架
• 2.2.4 中央悬挂装置
• 2.2.5 基础制动装置
• 2.3 快速货车主要技术参数
• 2.4 本章小结
• 第3章 快速货车动力学模型与仿真
• 3.1 车辆系统动力学建模基础理论
• 3.1.1 多体系统动力学的发展进程
• 3.1.2 多体系统动力学的基本原理、研究方法
• 3.1.3 多体系统动力学在铁道车辆中的应用
• 3.1.4 车辆系统动力学建模仿真理论基础
• 3.2 快速货车系统建模
• 3.2.1 快速货车物理模型
• 3.2.2 快速货车非线性及特性描述
• 3.3 快速货车动力学方程
• 3.3.1 基本假设
• 3.3.2 轮轨系统坐标系及其变换
• 3.3.3 快速货车系统各部件受力分析及运动方程
• 3.4 快速货车动力学仿真
• 3.4.1 车辆动力学计算内容
• 3.4.2 仿真软件与SIMPACK
• 3.4.3 仿真对轨道不平顺的处理
• 3.4.4 SIMPACK快速货车模型
• 3.5 车辆动力学性能评价指标
• 3.5.1 车辆运行安全性评价指标
• 3.5.2 车辆运行平稳性评价指标
• 3.5.3 车辆经济性
• 3.6 本章小结
• 第4章 快速货车转向架轴重研究
• 4.1 快速货车转向架轴重概述
• 4.2 轴重引起轮轨接触的变化分析
• 4.3 轴重对车辆动力学的影响
• 4.3.1 轴重对车辆运行稳定性的研究
• 4.3.2 轴重对车辆运行平稳性的影响
• 4.3.3 轴重对车辆曲线通过性能研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 快速货车转向架轮径研究
• 5.1 快速货车转向架轮径概述
• 5.2 轮径对轮轨接触的变化分析
• 5.2.1 轮轨接触几何关系
• 5.2.2 轮轨滚动接触
• 5.3 轮径对车辆动力学的影响
• 5.3.1 轮径对车辆运行稳定性的影响
• 5.3.2 轮径对车辆运行平稳性的影响
• 5.3.3 轮径对曲线通过性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 快速货车动力学性能研究
• 6.1 悬挂参数对车辆动力学性能的影响
• 6.1.1 一系悬挂参数对车辆动力学性能研究
• 6.1.2 二系悬挂参数对车辆动力学性能研究
• 6.1.3 牵引拉杆刚度Ktx对车辆动力学性能研究
• 6.2 快速货车动力学性能预测
• 6.2.1 车辆运行稳定性预测
• 6.2.2 车辆直线运行平稳性预测
• 6.2.3 曲线通过性能预测
• 6.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 攻读硕士学位期间发表的论文