地铁列车碰撞非线性动力学特性分析.pdf

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1、第３２卷第３期陕西科技大学学报Vol．３２No．３　２０１４年６月JournalofShaanxiUniversityofScience&TechnologyJun．２０１４倡文章编号：１０００‐５８１１（２０１４）０３‐０１３３‐０５地铁列车碰撞非线性动力学特性分析１２倡赵倩，张锁怀（１．陕西科技大学机电工程学院，陕西西安　７１００２１；２．上海应用技术学院机械工程学院，上海　２０１４１８）摘要：基于现有的多自由度非线性动力学振动模型，通过MATLAB数值模拟方法，研究了在不同碰撞速度下，六车编组列车的连挂冲击特性．结果表明：车辆连挂碰撞时，随着碰撞速度的增加，距离碰撞

2、分界面越近，缓冲器阻尼消耗的能量、缓冲器最大行程增大率越大；不同位置的车辆可以配置不同容量的缓冲器．关键词：非线性动力学模型；缓冲器；地铁车辆编组；速度；碰撞中图法分类号：TH１１３　　　　文献标识码：AAnalysisonnonlineardynamiccharacteristicsofsubwaywithdifferentimpactingvelocity１２倡ZHAOQian，ZHANGSuo‐huai（１．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ShaanxiUniversityofScience&Technolog

3、y，Xi′an７１００２１，China；２．CollegeofMechanicalEngineering，ShanghaiInstituteofTechnology，Shanghai２０１４１８，China）Abstract：Inordertoresearchsubwayimpactingphenomena，amultidegreeoffreedomnon‐lineardynamicmodelisestablished．Bymeansofnumericalsimulatingmethod，theimpactingcharacteristicsofsixvehiclesgr

4、oupsareresearched．Theresultsshowthatwhenimpactingphenomenabetweentwovehiclegroupstakeplace，thecloserdistanceimpactinginterface，thegreaterbuffer′sabsorberdampingenergyandstrokeofbutter；differentlocationofthevehiclescanconfiguredifferentcapacitybuffer．Keywords：nonlineardynamicmodel；butter；m

5、etrovehiclegroup；speed；collision力地保证了乘客在乘车时的舒适度，避免了装载货0引言［３‐５］物相互之间发生剧烈碰撞．车钩缓冲装置实现了机车和车辆之间的链接，缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来并传递和缓冲列车在运行启动、制动或调车作业时缓和冲击作用力，同时在弹性元件变形过程中利用［１，２］产生的纵向冲击和振动．缓冲器能够耗散车辆摩擦和阻尼吸收冲击能量．文献［６］以地铁列车作之间的冲击和振动，从而减轻对车体结构和装载货为研究对象，将列车编组调车时的碰撞冲击模型简物的破坏作用，是铁路车辆最重要的部件之一，有化为质量弹簧系统，车钩缓冲系统简化为

6、弹簧和阻倡收稿日期：２０１４‐０３‐２６基金项目：国家科技部科技支撑计划项目（２００９BAG１１B０１）作者简介：赵倩（１９８９－），女，山西忻州人，在读硕士研究生，研究方向：铁道车辆缓冲器通讯作者：张锁怀（１９６２－），男，陕西宝鸡人，教授，博士，研究方向：机械系统动力学，zhangsuohuai＠２６３．net·４３１·陕西科技大学学报第３２卷尼器，从而建立了刚体、弹性元件和阻尼器等组成速度下动车与静车缓冲器吸收的能量，以及最大缓的多自由度非线性动力学振动模型，如图１所示．冲行程和缓冲器阻尼消耗的能量等内容已成为重图１研究了二车编组和六车编组列车的连挂冲击点，目的在于

7、使编组列车在发生碰撞事故时，车钩［８，９］特性；文献［７］研究了相同速度、不同编组调车车钩缓冲系统能发挥出最佳吸能效果，尽可能地降缓冲器的冲击特性．低碰撞分界面处的冲击力，以保护乘客安全、降低［１０，１１］如今，随着列车高速化的发展，研究不同碰撞对车体的破坏．图１　列车编组调车碰撞模型1动力学模型１．１　动力学方程m１¨x１＋c１（x痹１－痹x２）＋k１（x１－x２）＋fam１g·sign（痹x１）＝０m２x¨２＋c２（x痹２－痹x３）＋k２（x２－x３）＋c１（x痹２－x痹１）＋k１（x２－x１）＋fam２g·sign（痹x