列车纵向动力学分析

《列车纵向动力学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一部分开行重载列车，就机车车辆本身来讲，重载列车技术涵盖牵引性能、制动系统性能、列车纵向动力学性能、机车车辆动力学性能、机车车辆及其零部件强度以及合理操纵方法等众多方面。而重载列车的通信、纵向冲击力和长大下坡道的循环制动问题是开行重载列车的三大关键技术。而这三大技术其实就是制动系统的三大难题。下面就以制动系统来分析。1.重载列车制动系统的关键技术制动系统对列车运行安全具有举足轻重的重要作用，随着铁道技术的不断进步，已出现了多种制动方式，但对货物列车而言，空气制动仍是最基本的制动作用方式。众所周知，货物列车空气制动作用的制约因素甚多，列车长度就是主要影响因素之

2、一。我国重载列车的发展始于20世纪80年代，至今列车编组重量已由5000t级提高到2万t以上，编组辆数从62辆增加到210辆之多，列车最大长度已达2·6km以上，导致空气制动作用条件严重恶化。1.1制动空走时间和制动距离影响货物列车紧急制动距离的主要因素除制动初速、线路条件(坡道)、列车制动率(每百吨重量换算闸压瓦力)和闸瓦性能以外，还有影响空走距离的空走时间，后者主要与列车长度或编组辆数有关。笔者在根据上述因素编制我国《铁路技术管理规程》中的制动限速表时，对货物列车考虑的列车编组条件为5000t级以下，由于重载列车编组辆数的增加，必然导致制动空走时间和距离相

3、应增加,加上长大列车压力梯度对后部车辆制动力的影响，因此该限速表不适用于重载列车。对于重载列车，其制动力应比普通列车高，以保持和普通列车同等的制动距离。1.2充气作用和长大下坡道的运行安全列车空气制动后的再充气时间随编组辆数的增加而呈非线性的增加。重载列车需要有比普通列车长得多的再充气时间，因此，在长大下坡道多次循环制动作用时对司机操纵方法特别是再充气时间的要求更高。1.3减轻列车纵向动力作用货物列车在纵向非稳态运动过程中产生的纵向动力作用不仅是导致断钩、脱轨等重大事故的主要原因，也是破坏货物完整性和加速机车车辆装置疲劳破坏的重要因素。该纵向动力作用以空气制动

4、时为甚，并基本上与列车的总制动力或辆数成正比。在同样装置、线路和操纵工况等作用条件下，重载列车的纵向力通常比普通列车成倍增加，因此，如何减轻重载列车的纵向动力作用是需要研究的重要课题。以上是提高列车重载的主要障碍。制动空走时间和制动距离、充气作用和长大下坡道的运行安全在制动系统方案的设计中详细分析解决。下面主要对减轻列车纵向动力作用单独做一详细介绍。2.重载列车制动的纵向动力作用2.1纵向动力作用的产生对于空气制动机，在施行制动或缓解时所产生的空气波(列车管减压波或增压波)有一个沿列车管由前向后扩散或传播的过程；列车越长其前后部开始制动或缓解的时间差就越大。这

5、种“沿列车长度的制动或缓解作用的不同时性”是列车制动或缓解时发生强烈纵向冲动的主要原因。对于重载(扩编)列车，这个问题尤其突出。由于上述原因，在列车制动过程中的每一瞬间，各个机车车辆具有不同的单位制动力。如果没有车钩的连接，各个机车车辆都要按各自的减速度运行，但这是不可能的。如果机车车辆之间全部是刚性连接(车钩与车钩间没有自由间隙，也没有缓冲装置)，则上述不同的单位制动力只能导致各个连接件中产生内应力，而不会引起各个机车车辆之间纵向冲动。但是，为了使列车各机车车辆之间上下左右都具有一定的可折曲性，以适应坡道起伏和通过曲线的需要，车钩与车钩之间都有一定的自由间隙

6、(每对车钩约为40mm)，所以，如果列车施行制动时是在拉伸状态，则制动之初首先要消除这些自由间隙，这就必然会产生强烈的纵向冲动，或者说，发生强烈的纵向动力作用。下面利用空气制动系统与纵向动力学联合仿真系统测得的一些实验数据，来分析单编万吨列车（机车+100车辆）的冲动机理。以此更清楚的了解和掌握列车的冲动原理。进而，掌握其影响因素，以利于优化重载列车的系统参数，更好的解决重载列车的纵向冲动问题。制动特性对于列车纵向动力学性能的好坏起着决定性的作用，本文制动特性是采用基于气体流动理论的制动仿真系统获得，图1为单编万吨列车，列车管定压600kPa，常用制动最大减压

7、量170kPa时3个典型位置车辆的制动缸压力曲线。图1前、中、后车制动缸压力曲线由图1的制动缸压力曲线可以看出，第1车制动缸压力上升曲线的斜率明显比第50辆车和第100辆车的，说明不同位置车辆的制动缸压力上升速度不同，这是因为制动缸充气速度受列车管减压速度的影响，列车管减压速度越快，制动缸升压速度越快。由于处于不同位置的车辆上的列车管减压速度不同，越靠近机车，减压速度越快，所以，第1车制动缸压力上升速度最快，第100辆车制动缸升压速度最慢，第50辆车位于列车中问位置，其制动缸升压速度与尾车相近。这便是“沿列车长度的制动或缓解作用的不同时性”。也是导致列车纵向冲

8、动的主要原因。具体以制动初速80km/