强阵风环境下高速列车运行安全性研究

强阵风环境下高速列车运行安全性研究第49卷第18期20l3年9月机械工程学报JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGV01．49Sep．NO．182013DoI：10．3901／JME．2013．18．030强阵风环境下高速列车运行安全性研究木曹亚博凌亮邓永权周力肖新标金学松(西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031)摘要：为研究强阵风环境下高速列车的运行安全与脱轨边界，建立考虑阵风作用下的高速车辆．轨道耦合动态脱轨模型。计算模型中，将高速车辆简化为具有35自由度的多刚体系统，有砟轨道视为三层质量-弹簧一阻尼系统，动态风场考虑TSI标准提出的双指数动态阵风模型，并将车辆周围气动载荷简化为作用在车体质心处的集中力系。采用Hertz非线性弹性接触理论和Ka~er线性蠕滑理论分别计算轮轨间法向力和蠕滑力，再用沈氏理论对蠕滑力进行非线性修正。基于数值仿真计算，对强阵风作用下高速车辆的动力学响应、脱轨机理及关键影响因素进行深入的研究，并给出考虑多种关键影响因素及脱轨评价准则的高速车辆脱轨／安全域，可以为阵风环境下高速列车的安全控制提供理论指导。关键词：高速列车阵风运行安全脱轨准则脱轨边界中图分类号：U270StudyonRunningSafetyofHigh—speedTrainunderGustCAOYaboLINGLiangDENGYongquanZHOULiXIAOXinbiaoJINXuesong(TractionPowerStateKeyLaboratory,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031)Abstract：Inordertoinvestigatetherunningsafetyandderailmentboundaryofhigh—speedtrainsubjectedtostronggusts，acoupledvehicle／trackdynamicmodelconsideringthegustenvironmentisdeveloped．Inthemodel，thevehicleismodeledasamulti-bodysystemwith35degreesoffreedom，theballasttrackisassumedasathreelayersdiscreteelast