高速动车组牵引与制动载荷特性研究

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随着我国高速铁路快速发展,高速动车组运行速度不断提升,高速动车既需要大的牵引功率,也需要性能优越的制动装置。牵引电机施加牵引功率产生牵引载荷,列车启动产生风阻以及轮轨纵向载荷,对于牵引制动载荷来说实际测量已经有了较高水平,而对于轮轨纵向蠕滑力的测量还存在困难。本文考虑对牵引制动载荷、轮轨纵向载荷以及风载荷之间存在某种关系,借助实际测量的牵引制动载荷,来推导出轮轨纵向蠕滑力,具有较大的经济和时间意义,减少获得线路实际测试数据的困难。本文具体内容如下:(1)利用动力学软件建立了包含牵引与制动系统的整车动力学模型。根据国内某型高速动车组动力车辆的结构和悬挂参数,建立了车辆系统动力学模型。依据电机悬挂方式和制动单元结构,建立了牵引系统子模型和制动系统子模型。将理论计算得到的牵引制动力表达式以及阻力特性参数赋予模型,作为模型的牵引制动参数和阻力矩。(2)研究了高速动车在牵引工况以及不同风速影响下车辆系统载荷特征,获得了动车在纵向上的载荷随时间变化的特点。研究了车辆电机牵引功率、列车速度与牵引装置载荷等之间关系,以及牵引功率、列车速度与轮轨纵向载荷之间关系。结果表明,在电机恒力矩牵引阶段,速度对于牵引载荷和轮轨纵向载荷的影响很小,呈线性缓慢下降,相比较速度而言,牵引功率对两种载荷影响更大,载荷呈线性下降。在恒功率阶段,速度及牵引功率对两种载荷影响很大且呈非线性下降。在牵引工况下风载荷分别与牵引拉杆载荷及轮轨纵向载荷关为非线性关系。(3)研究了高速动车在制动工况以及不同风速影响下车辆系统载荷特性,获得了车辆在纵向上的载荷随时间变化的特征。研究了制动工况下,动车速度、空气阻力与牵引拉杆载荷等之间关系,以及动车速度、风载荷与轮轨纵向载荷之间关系。结果表明,在电制动阶段,随着速度下降,牵引拉杆载荷和轮轨纵向载荷数值都在增加,牵引拉杆载荷增加趋势较大,空气制动阶段,牵引拉杆载荷增加,轮轨纵向载荷变小,逐渐趋于平稳。通过研究不同风速影响下,风载荷分别和牵引载荷、轮轨纵向载荷之间关系,从而可以通过牵引载荷推导出轮轨纵向载荷。在电制动恒力矩阶段中,风载荷分别与牵引拉杆载荷及轮轨纵向载荷,在恒功率以及空气制动阶段,其关系式为非线性式。图66幅,表33张,参考文献54。
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