随着铁路运输模式向高速、重载和大运量的模式发展,铁路行车安全显得尤为重要。对于新修以及大修的铁路线路,出现道床颗粒松散、横向阻力弱、列车运行时稳定性差的问题。通过动力稳定车的动力稳定作业,能从根本上提高道床对轨枕的横向阻力以及列车运行时整体稳定性。动力稳定装置是动力稳定车作业时的关键部件,其作业参数、各子系统部件间能量传递效率和走行轮疲劳寿命直接影响动力稳定作业效率的提高和作业质量的改善,作业时其与轨道组成的是一个大型的非线性系统,对其进行系统研究仍有许多难点。本文基于多体动力学理论,选择动力稳定装置和轨道组成的系统为研究对象,基于集中参数法、刚柔耦合理论和疲劳寿命分析理论,对稳定作业下研究对象的横向动力学特性、垂横耦合下的各部件间的能量传递效率和走行轮的疲劳寿命进行了系统研究分析。通过对稳定装置作业原理的分析,运用集中参数法建立稳定装置-轨道系统多刚体横向动力学模型,分析了不同道床工况和作业参数对作业时轨枕横向位移、速度变化的影响,结合标准有砟轨道行车安全对横向阻力的要求,得到本文研究工况对应的最优激振频率30~33Hz。结合工程结构建立了钢轨-轨枕有限元模型,进行了稳定作业时其弹性变形量的计算,得出稳定作业时钢轨弹性变形量远远大于轨枕,指出稳定作业时轨道的弹性变形主要来源于钢轨。在ADAMS中建立稳定装置-轨道系统多刚体动力学模型,进而建立具有柔性钢轨的系统刚柔耦合动力学模型,研究不同作业参数下,对动力稳定作业时稳定装置、钢轨和轨枕间传递效率的影响,得出结论如下:当垂直静压力不变时,稳定装置与钢轨间的能量传递效率随着激振频率的增加而逐渐减小;当激振频率不变时其随着垂直静压力的增加而增加。当垂直静压力为60、120、180kN时钢轨与轨枕间能量传递效率随激振频率的增加而先增加后减小,分别对应激振频率37Hz、33Hz、29Hz时效率最高分别为42.6%、60.2%和66.6%;当垂直压力为240kN时其随激振频率的增加而减小,激振频率为21Hz时效率最高为82.7%。在激振频率保持不变时系统总能量传递效率随垂直静压力增加而增大;在垂直静压力不变时系统总能量传递效率基本随激振频率的增大而逐渐减小。通过刚柔耦合模型的动力学仿真,得到在不同工况下走形轮的横向、垂向载荷值。依据作业原理建立了走行轮系统疲劳寿命分析模型,在Fatigue Tool中从疲劳寿命、疲劳安全因子和疲劳敏感特性三方面,对不同稳定作业参数下的走行轮疲劳寿命和模型系统整体疲劳寿命进行了分析研究。研究结果表明:在稳定装置激振频率不变时,走行轮和模型系统整体的疲劳寿命循环次数随着其垂向静压力的增大而减小;在稳定装置垂直静压力不变时,走行轮和模型系统整体的疲劳寿命循环次数随着其激振频率的增大而减小。