621 / 2021-06-20 15:27:32

考虑盘形制动系统的高速列车车辆-轨道耦合动力学建模及分析

盘形制动系统是我国高速列车实现控速或制动的执行机构，其主要由制动盘、闸片和夹钳系统组成。制动过程中，通过制动盘/闸片间滑动摩擦形成制动力矩，然后传递至车轮并作用于轮轨界面，最终产生纵向制动力。制动系统滑动摩擦和轮轨滚动摩擦均参与到车辆制动过程中，它们之间的动态耦合行为有待进一步认识和研究。为了探究车辆-轨道系统与制动系统相互之间的动态耦合作用，进一步掌握制动系统服役过程中的动力学行为，本文运用摩擦学、车辆系统动力学和轨道系统动力学理论，建立考虑制动系统的高速列车车辆-轨道纵向-垂向耦合动力学模型。根据车辆系统的结构特点和工作原理，在该模型中详细考虑了制动系统与其它关键零部件，比如构架、轮对等运动及力的动态耦合。因此，通过制动盘/片摩擦界面和轮轨接触界面实现了制动系统与传统车辆-轨道动力系统的动态耦合。此外，结合相应的高速列车线路试验，对比仿真和试验结果，验证了动力学模型的有效性。基于建立的动力学模型，通过数值计算实现了整个车辆-轨道系统在轮轨界面和制动界面摩擦共同激扰下的动力学行为研究。结果表明，轮轨界面和制动滑动界面摩擦对耦合系统的关键零部件振动行为均有较大影响。