横风环境下装配风阻制动装置高速列车制动安全速度阈值研究

作     者：谢红太 王红 汤劲松 王云飞 

作者机构：兰州交通大学机电工程学院 华设设计集团股份有限公司 中车青岛四方车辆研究所有限公司 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(72061022) 甘肃省重点研发计划项目(23 YFGA0040) 甘肃省高校研究生“创新之星”项目(2025CXZX-672) 

主　　题：高速列车 空气动力学 轮轨动力学 风阻制动装置 横风 制动速度阈值 

摘      要：为保障下一代装配风阻制动装置高速列车在恶劣风环境中的风阻制动安全,根据现有风阻制动整机设计、工作姿态及系统布局等方面研究成果,以某型动车组为参考,装配8套“蝶形风阻制动装置,分别建立横风作用下列车空气动力学模型和车辆轨道系统动力学模型,仿真计算在风载荷作用下装配风阻制动装置高速列车动力学行为,通过列车行车安全指标评估确定风阻制动安全速度阈值。研究结果表明:横风作用下,装配风阻制动装置的高速列车运行稳定性和安全性主要受控于头车,在速度200～400 km/h运行时,气动力系数与0～30 m/s横风呈二次非线性关系,随着横风强度的增大,阻力系数增长率逐渐减小,横向力系数和升力系数增长率逐渐增大;轮重减载率是速度200～400 km/h风阻制动安全评估的控制性指标,在风速为10～30 m/s范围内,轮重减载率与运行速度之间近似线性相关;参照国家技术标准和相关试验数据,仿真计算得出的风阻制动安全速度区域,有效落在列车行车安全区域内,当20 m/s横风环境运行时,风阻制动安全速度不超过186.1 km/h;当15 m/s横风环境运行时,风阻制动安全速度不超过324.6 km/h;当10 m/s横风环境运行时,风阻制动安全速度不超过370.1 km/h。该研究得出的横风环境中风阻制动安全速度阈值,可为风阻制动装置的优化设计以及运行安全控制提供技术参考。