高速列车轮轨碰撞的非线性动力学分析

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• 论文作者：李帅 ; 周玉凤 ; 田瑞兰
• 年：2016
• 作者机构：石家庄铁道大学数理系;
• 论文关键词：高速列车 ; 轮轨碰撞 ; 混沌 ; 分岔
• 会议召开时间：2016-05-06
• 会议录名称：第十届动力学与控制学术会议摘要集
• 语种：中文
• 分类号：U270.11
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第十届动力学与控制学术会议
• 会议地点：中国四川成都
• 主办单位：中国力学学会动力学与控制专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：738k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

高速列车存在大量的非线性因素以及由此带来的复杂动力学行为。随着车速的提高,轮轨之间的非线性特征随着车速的提高表现得更加明显。这些非线性因素使得高速列车的横向运动稳定性对初始激励及外界随机激扰变得尤为敏感,从而导致高速列车的动力学响应发生本质的变化,关系到其运行平稳性和旅客的乘坐舒适性,甚至会引起安全事故。因此,抑制车体的蛇形运动和轮轨碰撞时的跳轨行为为工程实际中亟待解决的科学问题。本文以轮对的钢轨碰撞为基础,建立了两自由度双碰的碰撞振动系统的动力学模型,在忽略来自车辆本身及轨道的影响因素的情况下,讨论未扰系统的平衡点分类及系统的非线性特性。进一步,利用高速机车轮轨间的干摩擦、阻尼器产生的阻尼力等因素进一步优化两自由度双碰的碰撞振动系统的动力学模型。再通过用时间历程图、相图、全局分岔图以及Poincaré截面图来表现列车受到扰动后的复杂的动力学行为,分析在不同的外部激励的扰动下系统出现分岔、混沌本质变化的机理,通过Melnikov函数分析得到列车运行过程中失稳的临界速度,找出系统的最优参数范围。通过对系统的分岔、混沌行为机理以及系统通向混沌的途径和轨迹的分析,有助于了解轮对脱轨的机理,以保证高速列车高速状态下的轮轨蛇行运动稳定性,从而更好的控制列车的平稳舒适度,提高安全性能。

引文