C_0-C_0轴式300km/h高速机车动力学研究
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摘要
为了提高铁路的经济和社会效益,提高列车速度应作为首选手段。由于各地区经济发展不平衡,客运需求差别较大,合理的高速客运方式应为动车组和机车牵引并存。C0-C0机车采用驱动装置刚性架悬时,运用速度一般可达到160km/h；采用驱动装置弹性架悬时,机车的最大运用速度可达到200-250kmm/h；当速度达到300km/h等级时,应采用驱动装置半体悬或者全体悬。
利用动力学软件建立了驱动装置半体悬机车动力学模型,介绍了C0-C0机车模型及轮轨关系,还构造了仿真用到的轨道不平顺线路。论文中分析了机车的稳定性,得出机车的线性临界速度和非线性临界速度分别为750km/h和400km/h。分别对在不同线路激励条件下的机车直线运行平稳性和不同曲线工况下的曲线通过性能进行了分析。
分析了相关参数对机车直线运行稳定性的影响：分析了机车一系、二系悬挂参数对机车稳定性、平稳性及曲线通过性能的影响,了解了机车不同悬挂参数对机车动力学性能的影响大小；最后分析了驱动装置对机车动力学性能的影响,研究了驱动装置参数对机车各部件动力学性能的影响,分别就驱动装置质量、驱动装置横向减振器阻尼及电机吊杆长度对机车的横向和垂向动力学性能进行了分析。
论文通过研究300km/hC0-C0半体悬高速机车动力学性能,表明该机车动力学性能能够满足标准要求,为C0-C0半体悬高速机车的发展提供了理论支持和参考。
In order to improve the the railway economic and social benefits, improving the speed of trains is the preferred means. The demand of passengers is varied due to the imbalance of regional economic development. High-speed rail for EMU and locomotive traction should coexist. When rigid suspension of driving equipment is used in Co-Co locomotive, the use of speed generally can reach to160km/h; When flexibility suspension of driving equipment is used, maximum use of locomotive speed can reach to200-250km/h; When the speed up to300km/h level, should use the driving equipment semi-body suspension or body suspension.
Dynamics software is applied to build a model of semi-body suspension locomotive dynamic model. Locomotive model and wheel-rail contact, and the simulation used in track irregularity lines is described. Stability of the locomotive is analyzed. Linear critical speed and non-linear critical speed are750km/h and400km/h. Riding quality of locomotive under different lines is computed and analyzed. Curve passing capability of locomotive is analyzed under different curve parameters.
Relevant parameters' impact on the locomotive running stability on the straight line is analyzed. By analyzing the impact of the primary and secondary suspension parameters on the locomotive stability, riding quality and curve passing capability to understand the size of different suspension parameters' impact on the dynamic performance of locomotive. Finally, analysis of the driving equipment's impact on the dynamic performance of locomotive, to study the impact of different parameters of the driving equipment on the dynamics of various parts of the locomotive. Several factors affected to locomotive lateral and vertical dynamics performance is analyzed, including mass of driving equipment, lateral damper damping of driving equipment and length of motor hanger.
The dynamic performance of locomotive is able to meet the standard requirements by studying the dynamic performance of high-speed locomotive, which provides theoretical support and reference for the development of the Co-Co semi-body suspension high-speed locomotive.
利用动力学软件建立了驱动装置半体悬机车动力学模型,介绍了C0-C0机车模型及轮轨关系,还构造了仿真用到的轨道不平顺线路。论文中分析了机车的稳定性,得出机车的线性临界速度和非线性临界速度分别为750km/h和400km/h。分别对在不同线路激励条件下的机车直线运行平稳性和不同曲线工况下的曲线通过性能进行了分析。
分析了相关参数对机车直线运行稳定性的影响：分析了机车一系、二系悬挂参数对机车稳定性、平稳性及曲线通过性能的影响,了解了机车不同悬挂参数对机车动力学性能的影响大小；最后分析了驱动装置对机车动力学性能的影响,研究了驱动装置参数对机车各部件动力学性能的影响,分别就驱动装置质量、驱动装置横向减振器阻尼及电机吊杆长度对机车的横向和垂向动力学性能进行了分析。
论文通过研究300km/hC0-C0半体悬高速机车动力学性能,表明该机车动力学性能能够满足标准要求,为C0-C0半体悬高速机车的发展提供了理论支持和参考。
In order to improve the the railway economic and social benefits, improving the speed of trains is the preferred means. The demand of passengers is varied due to the imbalance of regional economic development. High-speed rail for EMU and locomotive traction should coexist. When rigid suspension of driving equipment is used in Co-Co locomotive, the use of speed generally can reach to160km/h; When flexibility suspension of driving equipment is used, maximum use of locomotive speed can reach to200-250km/h; When the speed up to300km/h level, should use the driving equipment semi-body suspension or body suspension.
Dynamics software is applied to build a model of semi-body suspension locomotive dynamic model. Locomotive model and wheel-rail contact, and the simulation used in track irregularity lines is described. Stability of the locomotive is analyzed. Linear critical speed and non-linear critical speed are750km/h and400km/h. Riding quality of locomotive under different lines is computed and analyzed. Curve passing capability of locomotive is analyzed under different curve parameters.
Relevant parameters' impact on the locomotive running stability on the straight line is analyzed. By analyzing the impact of the primary and secondary suspension parameters on the locomotive stability, riding quality and curve passing capability to understand the size of different suspension parameters' impact on the dynamic performance of locomotive. Finally, analysis of the driving equipment's impact on the dynamic performance of locomotive, to study the impact of different parameters of the driving equipment on the dynamics of various parts of the locomotive. Several factors affected to locomotive lateral and vertical dynamics performance is analyzed, including mass of driving equipment, lateral damper damping of driving equipment and length of motor hanger.
The dynamic performance of locomotive is able to meet the standard requirements by studying the dynamic performance of high-speed locomotive, which provides theoretical support and reference for the development of the Co-Co semi-body suspension high-speed locomotive.
引文
[1]铁道部.《中长期铁路网规划》.2004,1
[2]夕文.中国铁路既有线提速迈入世界先进行列.中国铁路.2006,12
[3]张红军,王自力.我国200km/h客运机车的动轴数分析.铁道机车车辆.2006,26(3)：1-3
[4]鲍维千.内燃机车总体及走行部.第四版.中国铁道出版社,2007：301-305
[5]封全宝,孙守光.“中华之星”高速动力车转向架研究.铁道机车车辆.2004,24(增)：10-12
[6]丁凤铁,王惠玉.300km/h高速转向架的研制.铁道机车车辆.2004,3
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[8]陈康,金鼎昌.高速动力车的平稳性分析.西南交通大学学报.1995,30(1)：58-62
[9]王勇,陈康.半体悬式与弹性架悬式200 km/h高速动力车动力学性能对比分析.机车电传动.2012,(2)：7-9
[10]罗世辉,陈清,肖守讷.200km/h机车转向架方案及技术设计.2007,6
[11]翟婉明.电传动机车轮轨动力学性能研究.机车电传动.1996,6：8-11
[12]黄志辉,张红军,孙永鹏.三轴转向架一系悬挂弹簧设计.机车电传动.2005,4：36-37
[13]钟文生,张红军.高速轮对空心轴式转向架驱动制动单元系统分析.西南交通大学学报.1999,34(1)：93-98
[14]张红军,陈喜红,孙永鹏等.我国200km/h速度等级高速客运机车转向架平台设计分析.铁道学报.2007,29(4)：101-104
[15]黄志辉.270km/h等级高速动力车转向架关键部件—驱动制动单元的设计.机车电传动.2001,4
[16]陈国胜,张红军.“中华之星”电动车组动力车转向架的研究开发.机车电传动.1995,8
[17]罗世辉.从E103机车谈6轴高速机车关键技术.电力机车与城轨车辆.2006,9(5)：1-6
[18]Volker Distelrath,Munich,and Aubert Martin,Erlangen.The S252 Daul_System AC Electric Locomotive with Three Phase Drive for Spanish Railway.Elektrische Bahnen.1990,5:224-236
[19]张文茂译."EuroSprinter"机车的试运行记录.电力牵引快报.1994,10
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[25]丁雪萍.宽轨机车运输车转向架设计及动力学分析.西南交通大学硕士研究生学位论文.2012.5：11-12
[26]何皋.Co-Co轴式250km/h等级机车动力学研究.西南交通大学硕士研究生学位论文.2012.4
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[32]曾京,徐涛,邬平波.非线性车辆系统的横向稳定性研究.铁道车辆.1996,34(8)：9-10
[33]孟宏.200km/h交流电力机车转向架开发研究.西南交通大学硕士研究生学位论文.2002.10
[34]Garg V K.Dukkipati R V.Dynamies of Railway Vehicle Systems.Academic Press.Canada.1984
[35]李晓燕.200km/h摆式电动车组拖车转向架设计及动力学性能研究.西 南交通大学硕士研究生学位论文.2003.10
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[48]卜继铃,樊友全.抗蛇行减振器对机车运行品质的影响.电力机车与城轨车辆.2004,11(6)：6-8
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[50]张红军.高速动力转向架设计原则探讨.铁道机车车辆.1996,4
[51]MEHDI AHMADIAN,SHAOPU YANGEffect of System Nonlinearities on Locomotive Bogie Hunting Stability.Vehicle System Dynamics.1998,29
[52]刘建新.王开云.横向减振器对机车平稳性能的影响.交通运输工程学 报.2006,3(6)
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[54]梁炜昭,陈清等.电机驱动装置悬挂参数对“弹性架悬”机车动力学性能的影响.机车电传动.2007,1
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