3470摆式列车转向架系统结构设计Word文档格式.docx

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世界上很多国家自上世纪90年代以来已经成功开行了摆式列车，我国也正在开展摆式列车的研制工作。

摆式列车主要是依靠提高曲线通过速度达到提速的目的。

车辆曲线通过速度提高后，将产生较大的离心加速度。

其结果不仅降低旅客的乘坐舒适度，同时将加大轮轨横向力和加剧轮轨间的磨耗。

如使用传统的倾摆机构，势必加大轮轨磨耗，降低列车的运行安全性。

因此在研制车体倾摆系统的同时，必须研制适应于既有线路特点的摆式列车倾摆机构。

本文结合中国高速列车的研究成果，根据我国国情对摆式列车倾摆系统进行了设计研究。

本文首先介绍了摆式列车提速的机理，提出摆式列车的基本方案，并简要介绍了国外几种摆式列车，根据国外成功运营经验，提出我国高速摆式列车转向架倾摆系统宜采用的模式。

论文对摆式列车转向架进行了方案设计和技术设计。

同时对倾摆机构进行了运动分析和受力分析，并对摆式列车的动力学性能进行了分析。

关键词

摆式列车；

转向架；

倾摆机构；

曲线通过。

Abstract

Toimprovethelowstandardinourcountryistheimprovementofthetrainspeed,railwaytransportdevelopmentdirection.ChinaRailwaysince1997sinceourcountrycarriedout6timesspeed,achievedgoodsocialbenefitsandeconomicbenefits,andwillinthefuturetofurtherexpandthespeedrange.However,inourcountrytheexistingrailwayline,aconsiderablepartoftherailwayline.Intheselines,duetotheterrain,physiognomy,wanttorelyongreatlyimprovethelinestandardsorconstructionofanewlineoftrainrunningspeedanditslargeinvestmentandlongperiod.Thetiltingtrain,thetrainathighspeedthroughthecurveandreducethepassengerridecomfortandtheExistingrailways,railwaypassengertransportcapacityincreased,railwayandothertransportationcompetitiveabilitytobeaneffectivewaytoimprove.Manycountriesintheworldsincethe1990shasbeensuccessfulintheopeninglineofthetiltingtrain,ourcountryarealsobeingcarriedoutthedevelopmentoftiltingtrain.

Tiltingtrainsmainlydependsontheincreaseofcurvepassingspeedtospeedto.Vehiclecurvethroughthespeedincrease,willproducelargercentrifugalacceleration.Asaresult,notonlyreducingthepassengerridecomfort,atthesametimewillincreasethewheel/raillateralforceandintensifiedbetweenwheelandrailwear.Suchasthetraditionaltiltingmechanismisboundtoincreasethewheelrailwear,reducetherunningsafetyoftrains.Thereforeinthedevelopmentofcarbodytiltingofthependulumsystematthesametimemusttoresearchonexistinglinecharacteristicsofthetiltingmechanism.Inthispaper,combinedwithresearchresultsofChina'

shigh-speedtrain,accordingtoChina'

snationalconditionsofthetiltingtraintiltingpendulumsystemisstudiedanddesigned.

Inthispaper,wefirstintroducethemechanismoftiltingtrainspeed,putforwardthebasicschemeofthetiltingtrain,andbrieflyintroducesseveralkindsoftiltingtrainsabroad,accordingtothesuccessfulexperienceofforeignoperation,putforwardChina'

shigh-speedtiltingtrainbogieoftiltingsystemshouldadoptthemode.Thethesisofthetiltingpassengercarbogiefortheschemedesignandtechnologydesign.Atthesametimeofthetiltingmechanismmotionanalysisandforceanalysis,andthedynamicperformanceoftiltingpassengercarareanalyzed.researchresultsshowthattheproposedhigh-speedtiltingtrainbogienotonlyhasgoodcurvingperformance,inlinewithahighstability.Canbeusedinmountainarealine,alsocanmeetthetrunkofplainandhillyareas.

keyword:

Tiltingtrain;

bogie;

tiltingmechanism;

throughthecurve.

1绪论

1.1摆式列车发展背景

19世纪以来，铁路一直作为人类最重要的交通工具，但随着汽车、航空等运输方式的相继崛起，交通运输工具进入了多元化的发展格局，铁路运输开始面临客货运量流失的危机。

尤其是随着铁路线的增长，无法满足旅客的出行需要，铁路运输正面临着十分严峻的挑战。

为此，铁路部门从提高运行速度、缩短旅行时间、增加旅客舒适性等方面解决问题。

目前世界上投入运营的高速列车速度由120km/h升至近300km/h。

但高速列车必须有相应的线路、通讯信号和供电系统等配套设施，因此造价高、周期长。

在既有的线路上提速可以降低费用，但铁路线的弯道限制了速度的提升。

要提高列车的弯道通过速度，比较有效的途径就是采用摆式列车，以补偿由于曲线超高不足而对曲线通过速度的限制。

我国是一个幅员辽阔、人口繁多的国家，随着近年来国内经济的快速发展，旅客流动量逐渐增大，如图1-1所示。

图1-1最近四年国家旅客运输量

因此，我国铁道部根据相关要求对铁路进行了6次大提速，并开通了高速动车组，基本上满足了旅客们的要求，但尚且不能更好的解决制约经济发展的运输和提高旅客出行的条件。

目前提高旅客列车的运行速度，主要有以下两条途径：

1.修建高速铁路，幵行高速旅客列车；

2.对国内的既有线路进行相关技术改造，如开行摆式列车。

由于我国的地形地貌所具有的固有特点一山地、丘陵和高原约占国土面积的2/3。

与此同时，高速铁路存在建设成本大、维护费用高以及技术要求高等特点，因此在某些山区地方修建高速铁路是不经济的。

同时我国目前现有大量的既有线路，不可能全部新修或改建为高速铁路。

尤其是偏远山区的既有线路具有曲线半径小、曲线段多、线路等级低等特点，而且既有线路大多为客货混运，因此其设计速度一般比较低。

在既有线路上采用摆式列车技术是既经济而又有效地提速的途径之一[]。

1999年，铁道部己批准立项，由西南交通大学、唐山机车车辆工厂、成都铁路局等单位联合开发研制我国的摆式列车。

1.2摆式列车的基本原理

1.2.1车辆通过曲线时的离心力和离心加速度

通过半径为R的曲线时，速度为V的车辆和旅客都要承受由离心加速度引起的离心力的作用,离心加速度为:

（1-1）

由式（1-l）得知，离心加速度的大小与列车运行速度的平方成正比[]，随着列车运行速度的提高，旅客承受的离心加速度越来越大。

离心加速度的大小对旅客的乘坐舒适性有直接影响。

铁路上通常采用设置外轨超高的方法来减小旅客所承受的离心加速度。

其原理如图1-1所示，设置外轨超高后，旅客自身重力在轨道平面内将有一个指向曲线内侧的分量,由于这个分量的作用，旅客所受的横向离心力将有所降低。

图1-2曲线有超高时车辆上作用的横向力

由图1-2可得在设置有超高的曲线上，旅客承受的离心加速度可表示为:

（1-2）

式中:

V—车辆通过曲线时的速度（m/s）；

R—曲线半径（m）；

S—左右侧轮轨接触点跨距（mnI）；

—外轨超高（mm）；

G—重力加速度（9.81m/）。

上式两边同乘以S/g并令则：

（1-3）

如果h>

0，即离心加速度大于重力加速度横向分量，称为欠超高；

如果h<

0，即离心加速度小于重力加速度横向分量，称为过超高；

如果h=0，这时的离心加速度恰巧与重力加速度的横向分量相平衡，这时列车的速度称为平衡速度或均衡速度。

未平衡的离心加速度或欠超高过大，往往使旅客感到不适，尤其是在曲线多的山区铁路，会造成旅客晕车。

根据国内外铁路大量试验和实践证明，未平衡的离心加速度有如下的经验数据:

1.<

0.049,旅客对未平衡的离心加速度无明显感觉；

2.=0.059,则旅客能觉察到未平衡