高速鐵路豎曲線參數(shù)取值與動力學(xué)分析

劉陽光

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

1 動力學(xué)模型與評價(jià)指標(biāo)

仿真車輛模型基本參數(shù)采用CHR300動車組的結(jié)構(gòu)參數(shù)，車輛簡化為由車體、轉(zhuǎn)向架及輪對組成的剛體系統(tǒng)，每個剛體考慮沉浮、橫擺、側(cè)滾、搖頭、點(diǎn)頭5個自由度，剛體之間的各種懸掛和減振裝置通過彈簧和阻尼器模擬[7]。軌道結(jié)構(gòu)模型模擬板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，鋼軌可看作連續(xù)彈性點(diǎn)支承上的無限長Euler梁，軌道板的垂向振動按彈性地基上的等厚度矩形薄板考慮，橫向振動看作剛體運(yùn)動。線路模型中將線路分為平面和縱斷面2個獨(dú)立的模塊，應(yīng)用這2個獨(dú)立的模塊可方便快速地組建所需要的線形。將德國高速鐵路低干擾譜作為軌道不平順的激勵源[8]。輪軌接觸關(guān)系模型采用CHR300動車組的LMA磨耗型車輪踏面和CHN60標(biāo)準(zhǔn)鋼軌。

2 仿真工況

本文主要研究車輛在不同的運(yùn)行速度、豎曲線半徑以及縱坡坡度下通過豎曲線起點(diǎn)時(shí)引起的車體振動以及隨后的振動衰減時(shí)間。楊久川等對豎曲線凹凸性的研究表明，凹型豎曲線的各動力學(xué)性能指標(biāo)比凸型豎曲線偏大[1]，故本文僅選擇凹型豎曲線進(jìn)行分析。根據(jù)我國現(xiàn)行高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范，選取高速列車仿真運(yùn)行速度V、豎曲線半徑以及縱坡坡度,見表1。

表1 仿真工況

3 車體垂向振動加速度仿真結(jié)果分析

根據(jù)GB 5599—85《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》，采用以下指標(biāo)評價(jià)列車的動力學(xué)性能：列車的安全性采用脫軌系數(shù)和輪重減載率評價(jià)，列車的平穩(wěn)性采用車體橫向和垂向加速度評價(jià)，輪軌之間的動力作用采用輪軌橫向力和輪軌垂向力進(jìn)行評價(jià)。……