高速铁路平纵断面关键点处的轮轨振动特性

杨久川，王开云

(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都 610031)

随着高速铁路运营速度的不断提高，车辆与线路之间的动力相互作用显著增强，尤其是当车辆高速通过缓和曲线起(止)点、竖曲线起(止)点等线路平纵断面关键点时，其动力作用更加明显，严重影响了车辆运行安全性和旅客乘坐舒适度。因此，分析高速行车条件下平纵断面关键点处的轮轨振动特性，可为高速铁路设计参数的选取和线形优化提供理论依据。然而传统的线形参数分析方法大多为静态或准静态［1－3］，极少考虑车辆和线路的动态相互作用。因此，国内外陆续展开了基于动力学理论的线形参数研究［4－7］。在此背景下，本文运用多刚体系统动力学的分析方法进一步研究线路平纵断面关键点处的轮轨振动特性。

1 仿真计算模型

1.1 高速车辆模型

高速列车分为动力集中式和动力分散式2种，其中以动力分散式作为主要的发展方向。动力分散式高速列车可区别为动车和拖车2种，通常可简化为由车体、前后转架和4个轮对组成的多刚体系统。本文以国产某型动车组为原型，基于多刚体系统动力学理论，建立参数化的车辆模型。模型的自由度和拓扑关系如图1所示。

图1 高速车辆模型拓扑关系

1.2 高速铁路线形

本文以设计最高行车速度为350 km/h的高速铁路为研究对象。依据现行高速铁路设计规范［8］，不同速度等级的线路允许的最小曲线半径不同。因此，表1给出了设计最高行车速度为350 km/h线路的曲线半径、设计超高、缓和曲线长度。……