脉动横风载荷对高速列车曲线运行平稳性的影响

为探究脉动横风载荷对高速列车曲线通过平稳性和安全性影响问题,使用SIMPCAK建立了3编组列车动力学模型,利用MATLAB实现了脉动横风气动载荷的模拟,并加载到车体质心,计算得到列车在风载荷下的时域/频域响应。参考相关标准设置了线路参数,分析了加载曲线内外横风的影响、编组内车辆振动响应,并分析了不同外轨超高、不同曲线半径、不同风攻角、不同风速、不同车速等参数对车辆曲线安全通过的影响和相应限值。结果表明,脉动风容易激起3 Hz以下车体结构低频振动,“风-车”参数差异导致列车编组内动力响应差异,其中头车对风攻角α在60°~90°时对横风最敏感。曲线外轨欠超高时,车辆横向响应内侧风占主导,而过渡到过超高时横向响应外侧风占主导地位。曲线半径减小、风速及车速增长都会使得车辆安全性迅速变差。在车速200 km/h、风速12 m/s、风向角90°条件下,曲线安全半径为3800 m;在车速200 km/h、风向角90°、曲线半径为3200 m条件下,最大风速限值为25 m/s;在风向角90°、曲线半径为3200 m、风速12 m/s条件下,最大车速限值为300 km/h。

脉动横风对高速列车平稳运行的影响

为研究高速列车在脉动横风作用下的平稳运行问题,基于多刚体动力学及空气动力学理论,建立了高速列车八辆编组动力学模型及空间脉动横风载荷模型,并分别给予了模型验证。基于该模型,探究了脉动横风下的列车运行基本特性及该条件下的车速与风速安全限值。结果表明:多体动力学与随机风速模拟结合的分析方法是有效的;空间脉动横风载荷加剧了车辆3Hz内低频振动并激起了1Hz附近的峰值区;编组车辆中,列车气动三分力参数差异导致编组内响应呈现差异,多数情况下头车动力响应最明显;预设条件下,车速限值为355km/h,风速限值为33.5m/s。