强阵风环境下高速列车运行安全性研究

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-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Kalker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。