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车辆-轨道耦合动力学理论的发展与工程实践

科学通报 2022年第32期67卷 3793-3807页

作者：翟婉明西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

长期以来,车辆和轨道一直被分离成两个相对独立的子系统加以研究,形成了经典的车辆动力学、轨道动力学理论体系.现代铁路客运高速化、货运重载化,导致日益突出的车辆与轨道动态相互作用及其安全问题.因此,需要突破子系统研究框架,从整... 详细信息

长期以来,车辆和轨道一直被分离成两个相对独立的子系统加以研究,形成了经典的车辆动力学、轨道动力学理论体系.现代铁路客运高速化、货运重载化,导致日益突出的车辆与轨道动态相互作用及其安全问题.因此,需要突破子系统研究框架,从整体大系统角度综合研究车辆-轨道相互作用机制,实现整体系统动力性能最优设计.车辆-轨道耦合动力学理论体系应运而生,在吸纳车辆动力学、轨道动力学理论成果的基础上,通过建立新型轮轨空间动态耦合模型,将车辆子系统与轨道子系统耦合成一个相互作用的整体大系统.本文概要介绍车辆-轨道耦合动力学理论的形成过程,重点阐述其学术思想、理论模型及其最新发展,在此基础上介绍基于该理论而形成的车辆与线路动态性能最佳匹配设计原理,最后选取若干典型工程案例,介绍该理论在中国铁路大发展中的应用实践情况.

关键词：车辆-轨道耦合动力学车辆动力学轨道动力学轮轨相互作用轨道交通工程

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横风下车辆-轨道耦合动力学性能

交通运输工程学报 2011年第5期11卷 55-60页

作者：李田张继业张卫华西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

应用多体系统动力学理论,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,利用新型显式积分法求解动力学方程组,利用赫兹非线性弹性接触理论计算轮轨法向力,利用沈氏理论计算轮轨蠕滑力,编写了车辆-轨道耦合动力学计算程序,研究了轨道结构对高速列车动... 详细信息

应用多体系统动力学理论,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,利用新型显式积分法求解动力学方程组,利用赫兹非线性弹性接触理论计算轮轨法向力,利用沈氏理论计算轮轨蠕滑力,编写了车辆-轨道耦合动力学计算程序,研究了轨道结构对高速列车动力学性能的影响,分析了不同横风环境下高速列车动力学性能和列车姿态。研究结果表明:当列车运行速度为350 km.h-1,横风速度为15 m.s-1时,车体最大横向加速度为0.45 m.s-2,车体最大垂向位移为24.5 mm,车体向背风侧横移80.0 mm,车体最大侧滚角为2.23°;一位轮对的最大轮重减载率接近0.80,二、四位轮对均向背风侧横移,背风侧车轮易发生爬轨现象,二位轮对的横向位移最大,为7.4 mm。在横风下,高速列车的运行安全性指标变差,车体振动加速度变化不明显,车体向背风侧横移。在所有轮对中,二位轮对最危险。

关键词：高速列车车辆-轨道耦合动力学空气动力学横风运行姿态车体轮对轨道结构安全指标

基于车辆-轨道耦合动力学的400km/h高速铁路线路平面参数设计研究

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高速铁路技术 2021年第2期12卷 1-10,16页

作者：翟婉明姚力孙立王开云朱胜阳西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

为推进我国400km/h等级高速铁路的规划建设和创新发展,本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,开展了既有350km/h高速铁路曲线设计参数适应性分析和400km/h高速铁路线路平面参数设计方法研究,揭示了平面参数匹配关系对系统动力学性能的影响... 详细信息

为推进我国400km/h等级高速铁路的规划建设和创新发展,本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,开展了既有350km/h高速铁路曲线设计参数适应性分析和400km/h高速铁路线路平面参数设计方法研究,揭示了平面参数匹配关系对系统动力学性能的影响规律。研究结果表明:当曲线半径小于7000m时,既有规范的曲线设计参数不再适用;在满足动力学指标和欠/过超高限值要求的条件下,并考虑留有一定的安全裕量,建议400km/h高速铁路曲线半径不应小于7500m;相比于既有欠/过超高设计要求,综合考虑车轨系统动力学性能指标来设计曲线超高具有更宽的合理设置范围。本文通过系统的动力学分析,提出400km/h条件下曲线线路平面参数匹配建议值,并评估了其安全裕量,研究成果可为400km/h高速铁路线路平面设计提供理论参考。

关键词： 400km/h高速铁路线路平面参数车辆-轨道耦合动力学安全平稳性

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《车辆-轨道耦合动力学》审读报告

出版参考 2017年第2期 12-19页

出版单位科学出版社书名车辆—轨道耦合动力学责编姓名余丁责编证号200900135003专家点评作者—编辑耦合动力学的典型案例读者不用怀疑题目弄错,以为把"车辆—轨道耦合"错弄成"作者—编辑耦合"。我们正是要在这里谈谈"作者—编辑耦合动... 详细信息

出版单位科学出版社书名车辆—轨道耦合动力学责编姓名余丁责编证号200900135003专家点评作者—编辑耦合动力学的典型案例读者不用怀疑题目弄错,以为把"车辆—轨道耦合"错弄成"作者—编辑耦合"。我们正是要在这里谈谈"作者—编辑耦合动力学"。我们知道,西南交通大学等单位率先提出并创建了机车车辆—轨道耦合动力学全新的理论体系,在国

关键词：车辆-轨道耦合动力学书稿机车车辆审读报告正文内容质量轨道几何不平顺铁路铁道第二稿初稿

基于UM的车辆-轨道耦合动力学建模及仿真分析

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兰州交通大学学报 2016年第1期35卷 142-146页

作者：李国芳姚永明丁旺才兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070

基于多体系统动力学理论,分析某动车各构造拓扑关系及其力学特性,利用多体动力学软件UM建立50个自由度的车辆-轨道动力学模型,仿真分析了车辆的非线性临界速度、脱轨系数、振动加速度及平稳性指数等动力学特性,获得了该型动车直线运行... 详细信息

基于多体系统动力学理论,分析某动车各构造拓扑关系及其力学特性,利用多体动力学软件UM建立50个自由度的车辆-轨道动力学模型,仿真分析了车辆的非线性临界速度、脱轨系数、振动加速度及平稳性指数等动力学特性,获得了该型动车直线运行的非线性临界速度477km/h;以200km/h的时速通过曲线半径R=4 000m的曲线线路时车体横向、垂向Sperling平稳性指数分别为2.01和1.69;车体横向、垂向加速度分别为0.062g和0.046g;1位轮对的最大脱轨系数和轮重减载率分别为0.182和0.406 4.研究结果表明:该型动车具有较好的动力学性能.

关键词： UM 车辆-轨道耦合动力学

浮置板剪力铰对列车-轨道耦合系统动力学行为的影响

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振动与冲击 2019年第11期38卷 1-8页

作者：杨建近朱胜阳翟婉明西南交通大学牵引动力国家重点实验室

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑浮置板剪力铰连接作用下的列车-钢弹簧浮置板轨道空间耦合动力学模型。将浮置板视为弹性薄板,同时考虑剪力铰对浮置板的横向与垂向约束作用,分析了直线和曲线线路条件下剪力铰对列车-轨道耦合系... 详细信息

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑浮置板剪力铰连接作用下的列车-钢弹簧浮置板轨道空间耦合动力学模型。将浮置板视为弹性薄板,同时考虑剪力铰对浮置板的横向与垂向约束作用,分析了直线和曲线线路条件下剪力铰对列车-轨道耦合系统动力学行为的影响。结果表明:浮置板剪力铰能明显改善轮轨动力相互作用,缓解列车通过浮置板接缝时轮轨横向力和垂向力产生的冲击;浮置板剪力铰对减小地铁列车的振动也有一定的改善作用,其对轮对振动的影响最大,对构架振动的影响次之,对车体振动的影响最小;地铁列车通过直线线路时,浮置板剪力铰对板端扣件受力的改善作用明显;地铁列车通过曲线线路时,剪力铰对浮置板的横向位移、水平面内转动角和钢弹簧横向力的改善作用比较明显,对扣件横向力影响较小。

关键词：剪力铰剪切弹簧模型浮置板车辆-轨道耦合动力学城市轨道交通

两种类型踏面的车辆与轨道耦合动力学性能比较

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西南交通大学学报 2002年第3期37卷 260-264页

作者：王开云翟婉明蔡成标西南交通大学牵引动力研究中心四川成都610031

采用车辆轨道耦合动力学理论及其相应的动力学仿真软件TTISIM ,分别对锥形 (TB型 )和磨耗形 (LM型 )踏面车辆与轨道的动力学性能进行理论仿真计算 ,并对计算结果进行了详细的比较。结果表明 :LM型踏面有利于车辆动态曲线通过 ;TB型踏... 详细信息

采用车辆轨道耦合动力学理论及其相应的动力学仿真软件TTISIM ,分别对锥形 (TB型 )和磨耗形 (LM型 )踏面车辆与轨道的动力学性能进行理论仿真计算 ,并对计算结果进行了详细的比较。结果表明 :LM型踏面有利于车辆动态曲线通过 ;TB型踏面对提高车辆蛇行失稳临界速度有利 ;

关键词：动力学性能车轮踏面比较车辆-轨道耦合动力学锥形踏面磨耗形踏面轮轨关系

基于车辆-轨道耦合动力学理论的车辆动态包络线计算

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西南科技大学学报 2015年第4期30卷 5-9,99页

作者：马荣成王开云吕凯凯黄超姜艳林西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 南车南京浦镇车辆有限公司客车设计部江苏南京210031

针对现行车辆限界评判标准中考虑因素不全面、计算结果偏于保守的缺陷,研究了车辆在具体线路轨道上运行时的动态包络线计算问题。基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑轨道参振对车辆动态包络线的影响,并综合车辆在运行过程中所涉及到的其... 详细信息

针对现行车辆限界评判标准中考虑因素不全面、计算结果偏于保守的缺陷,研究了车辆在具体线路轨道上运行时的动态包络线计算问题。基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑轨道参振对车辆动态包络线的影响,并综合车辆在运行过程中所涉及到的其他限制因素,提出了一种精确计算车辆动态包络线的新方法,并运用该方法开展了工程实际应用研究。仿真结果表明:运用客车-轨道空间耦合模型计算车辆动态包络线时,计算过程更方便快捷,计算结果更直观精确,可为制定更加合理的车辆限界标准提供理论支撑。

关键词：动态包络线车辆-轨道耦合动力学车辆限界

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车辆—轨道耦合动力学研究的新进展

中国铁道科学 2002年第2期23卷 1-14页

作者：翟婉明西南交通大学列车与线路研究所四川成都610031

车辆—轨道耦合动力学是在传统的车辆动力学和轨道动力学基础上发展起来的一个新的学科领域 ,近 10年来发展迅速 ,并取得重要进展 ,已形成独特的理论体系。本文首先简要回顾了车辆—轨道耦合动力学的研究历史 ,并对国内外研究进展作了... 详细信息

车辆—轨道耦合动力学是在传统的车辆动力学和轨道动力学基础上发展起来的一个新的学科领域 ,近 10年来发展迅速 ,并取得重要进展 ,已形成独特的理论体系。本文首先简要回顾了车辆—轨道耦合动力学的研究历史 ,并对国内外研究进展作了概要介绍 ;在此基础上着重介绍了作者及其课题组近期开展的研究工作及主要研究结果 ,包括理论模型、计算机仿真、试验验证、参数确定及应用实践等方面的具体进展 ;

关键词：车辆-轨道耦合动力学轮轨关系车辆动力学轨道动力学