高速客车转向架悬挂参数分析

第28卷　第3期2007年9月

大连交通大学学报

JOURNAL　OF　DAL I A N　J I A OT ONG　UN I V ERSI TY

Vol.28　No.3

　Sep.2007　

　文章编号:167329590(2007)0320013207

高速客车转向架悬挂参数分析

池茂儒,张卫华,曾　京,戴焕云,邬平波

(西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031)3

摘要:为了全面考察转向架悬挂参数对高速客车行车安全性和乘坐舒适性的影响规律,为高速客车转

向架悬挂参数的合理选取提供理论依据,首先从时域内分析了一、二系悬挂参数对高速客车动力学性能

的影响,然后从频域内分析了二系悬挂参数对车体振动模态的影响.仿真计算与分析结果表明:合理设

置一系纵向和横向定位刚度和二系抗蛇行减振器结构阻尼参数即可基本实现转向架较高的临界速度;

减小二系横向刚度而适当增大二系横向阻尼可提高高速客车的横向平稳性;为了改善高速客车的垂向

平稳性,一、二系垂向减振器阻尼都不宜选取过大.

关键词:高速客车;转向架;悬挂参数;动力学性能;模态

中图分类号:U270.1文献标识码:A

Study of Suspen si on Param eter of h i gh Speed Pa ssenger Car Bog i es

CH IMao2ru,ZHANG W ei2hua,ZENG jing,DA I Huan2yun,WU Ping2bo

(State Key Laborat ory of Tracti on Power,South west J iaot ong University,Chengdu610031,China)

Abstract:I n order t o study the influence of sus pensi on para meter on running security and pas2

senger cosiness of high s peed passenger car and p r ovide theoretical basis f or the choice of sus2

pensi on para meters about high s peed passenger car bogies,the influence of p ri m ary and sec2

ondary sus pensi on para meters on dyna m ic perf or mance of high s peed passenger car is analyzed

in ti m e2domain,and the influence of secondary sus pensi on para meters on vibrati on mode of car

body is analyzed in frequency2domain.Analysis result shows that the reas onable setting of p ri2

mary l ongitudinal and lateral stiffness and da mp ing values of ya w da mpers can increase the crit2

ical vel ocity of bogies,the decrease of secondary lateral stiffness and the p r oper increase of sec2

ondary lateral da mp ing value can i m p r ove the lateral comf ort of high s peed passenger car,and

the p ri m ary and secondary vertical da mp ing values should not be set t oo high in order t o i m2

p r ove the vertical comfort of high s peed passenger car.

Key words:high s peed passenger car;bogie;sus pensi on para meter;dyna m ic perf or mance;

mode

当列车运行速度提高到200k m/h以上时,其动态运行环境发生了质的变化,对行车安全性和乘坐舒适性提出了更加苛刻的要求,使车辆系统面临着许多新的动力学研究课题[124],本文重点研究转向架悬挂参数对高速客车动力学性能的影响.很多研究表明[528],车辆的行车安全性和乘坐舒适性跟转向架悬挂参数的取值是否合理密切相关,因此,对高速转向架的悬挂参数展开系统全面的研究,掌握转向架

3收稿日期:2007203210

基金项目:国家自然科学杰出青年基金(50525518);高等学校科技创新工程重大项目培养基金(705044);国家自然科学创新研究群体科学基金(50521503)

作者简介:池茂儒(1973-),男,副研究员,博士.

　大连交通大学学报第28卷14

悬挂参数对车辆动力学性能的影响规律,对高速转向架的设计是非常有帮助的.

1　稳定性和曲线通过性能的折衷考虑

通常来说,一系纵横向定位刚度与二系回转阻力矩对车辆的稳定性和曲线通过性能的影响最大,而它们对稳定性和曲线通过性能的影响趋势基本是完全相反的,所以在选择这样的悬挂参数时通常要根据实际应用情况进行一些侧重性的选取.

1.1　一系纵向和横向定位刚度对稳定性和曲线通过性能的影响

一般来说,适当增大一系纵向和横向定位刚度可以提高车辆系统的临界速度,但定位刚度并非越大越好,当一系定位刚度增大到一定程度后,临界速度增加越来越缓慢,甚至还会下降,从图1就可看出这种趋势.从图2可以看出,一系纵向定位刚度对曲线通过性能的影响较大,而一系横向定位刚度的影响相对较小.

图1　一系纵向和横向定位刚度对临界速度的影响图2　一系纵向和横向定位刚度对磨耗指数的影响由于高速列车运行的曲线半径一般都比较大,曲线通过性能不会太差;而高速列车运行的速度较高,稳定性是需要解决的主要矛盾,所以转向架悬挂参数的选择主要应考虑车辆的稳定性.综合一系纵横向定位刚度对车辆动力学的影响规律,如要保证高速转向架300k m/h的运行速度,一系纵向定位刚度Kpx取值在12～15MN/m的范围内,而一系横向定位刚度Kpy取值在6～8MN/m的范围内比较合适.

1.2　抗蛇行减振器对稳定性和曲线通过性能的影响

抗蛇行减振器主要通过其卸荷力dF和卸荷速度dV来影响车辆的动力学性能.一般来说,增大抗蛇行减振器的卸荷力dF而减小卸荷速度dV能提高车辆系统的临界速度,而卸荷力dF对临界速度的影响更大,但大到一定程度后,临界速度的增加就不明显了,从图3就可看出这种趋势.从图4可以看出,增大抗蛇行减振器的卸荷力F而减小卸荷速度dV对曲线通过性能会有一定的恶化作用,尤其是抗蛇行减振器的卸荷力dF不应取得过大.

图3　纵向减振器参数对临界速度的影响图4　纵向减振器参数对磨耗指数的影响