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1、摆式列车转向架系统结构设计摘 要 提高列车运行速度是我国铁路运输发展的方向。我国铁路自1997年以来，我国进行了6次提速,取得了较好的社会效益和经济效益，并将在今后进一步扩大提速范围。然而，在我国现有的铁路线路上，有相当大的一部分铁道线路标准较低。在这些线路上，由于受到地形、地貌的限制，要想依靠大幅度提高线路标准或修建新线来提高列车运行速度，其投资大，且周期长。采用摆式列车，可使列车以较高的速度通过曲线且不降低旅客的乘坐舒适度，这是既有线路提速、增加铁路客运能力、提高铁路与其它交通工具竞争能力的一种有效办法。世界上很多国家自上世纪90年代以来已经成功开行了摆式列车，我国也正在开展摆式列车的研制
2、工作。 摆式列车主要是依靠提高曲线通过速度达到提速的目的。车辆曲线通过速度提高后，将产生较大的离心加速度。其结果不仅降低旅客的乘坐舒适度，同时将加大轮轨横向力和加剧轮轨间的磨耗。如使用传统的倾摆机构，势必加大轮轨磨耗，降低列车的运行安全性。因此在研制车体倾摆系统的同时，必须研制适应于既有线路特点的摆式列车倾摆机构。本文结合中国高速列车的研究成果，根据我国国情对摆式列车倾摆系统进行了设计研究。本文首先介绍了摆式列车提速的机理，提出摆式列车的基本方案，并简要介绍了国外几种摆式列车，根据国外成功运营经验，提出我国高速摆式列车转向架倾摆系统宜采用的模式。论文对摆式列车转向架进行了方案设计和技术设计。同
3、时对倾摆机构进行了运动分析和受力分析，并对摆式列车的动力学性能进行了分析。关键词摆式列车；转向架；倾摆机构；曲线通过。Abstract To improve the low standard in our country is the improvement of the train speed, railway transport development direction. China Railway since 1997 since our country carried out 6 times speed, achieved good social benefits and econo
4、mic benefits, and will in the future to further expand the speed range. However, in our country the existing railway line, a considerable part of the railway line. In these lines, due to the terrain, physiognomy, want to rely on greatly improve the line standards or construction of a new line of tra
5、in running speed and its large investment and long period. The tilting train, the train at high speed through the curve and reduce the passenger ride comfort and the Existing railways, railway passenger transport capacity increased, railway and other transportation competitive ability to be an effec
6、tive way to improve. Many countries in the world since the 1990s has been successful in the opening line of the tilting train, our country are also being carried out the development of tilting train. Tilting trains mainly depends on the increase of curve passing speed to speed to. Vehicle curve thro
7、ugh the speed increase, will produce larger centrifugal acceleration. As a result, not only reducing the passenger ride comfort, at the same time will increase the wheel / rail lateral force and intensified between wheel and rail wear. Such as the traditional tilting mechanism is bound to increase t
8、he wheel rail wear, reduce the running safety of trains. Therefore in the development of car body tilting of the pendulum system at the same time must to research on existing line characteristics of the tilting mechanism. In this paper, combined with research results of Chinas high-speed train, acco
9、rding to Chinas national conditions of the tilting train tilting pendulum system is studied and designed. In this paper, we first introduce the mechanism of tilting train speed, put forward the basic scheme of the tilting train, and briefly introduces several kinds of tilting trains abroad, accordin
10、g to the successful experience of foreign operation, put forward Chinas high-speed tilting train bogie of tilting system should adopt the mode. The thesis of the tilting passenger car bogie for the scheme design and technology design. At the same time of the tilting mechanism motion analysis and for
11、ce analysis, and the dynamic performance of tilting passenger car are analyzed.research results show that the proposed high-speed tilting train bogie not only has good curving performance, in line with a high stability. Can be used in mountain area line, also can meet the trunk of plain and hilly ar
12、eas.key word:Tilting train; bogie; tilting mechanism; through the curve.目 录1 绪论11.1 摆式列车发展背景11.2 摆式列车的基本原理21.2.1 车辆通过曲线时的离心力和离心加速度21.2.2 曲线限速的原因31.2.3 摆式列车提高曲线通过速度的原理41.3 国内外的研究状况51.4 摆式列车的关键技术91.4.1 倾摆机构91.4.2 径向转向架101.5 论文的主要研究内容102 摆式列车转向架总体方案设计112.1 各国及本国的车速研究112.1.1 国外列车速度112.1.2 国内列车车速112.2 我国
13、地形对铁路的影响122.3 列车弯度及舒适感及安全的研究132.4 总体方案的确定192.4.1 摆式列车转向架运用条件192.4.2 摆式列车转向架选型192.4.3 转向架的主要技术参数203 摆式列车转向架倾摆机构运动学分析213.1 倾摆机构运动关系213.1.1 倾摆机构数学模型的建立213.1.2 倾摆机构运动方程建立223.2 倾摆机构运动分析233.2.1 倾摆机构参数选择233.2.2 倾摆机构运动分析233.2.3 倾摆机构受力分析254 摆式列车转向架动力学性能分析264.1 运动学计算模型264.2 车辆动力学方程274.3 动力学性能评定284.4 动力学性能预测30
14、5 结论31参考文献32致谢331 绪论1.1 摆式列车发展背景 19世纪以来，铁路一直作为人类最重要的交通工具，但随着汽车、航空等运输方式的相继崛起，交通运输工具进入了多元化的发展格局，铁路运输开始面临客货运量流失的危机。尤其是随着铁路线的增长，无法满足旅客的出行需要，铁路运输正面临着十分严峻的挑战。为此，铁路部门从提高运行速度、缩短旅行时间、增加旅客舒适性等方面解决问题。目前世界上投入运营的高速列车速度由120 km /h升至近300km/h。但高速列车必须有相应的线路、通讯信号和供电系统等配套设施，因此造价高、周期长。在既有的线路上提速可以降低费用，但铁路线的弯道限制了速度的提升。要提高
15、列车的弯道通过速度，比较有效的途径就是采用摆式列车，以补偿由于曲线超高不足而对曲线通过速度的限制。 我国是一个幅员辽阔、人口繁多的国家，随着近年来国内经济的快速发展，旅客流动量逐渐增大，如图1-1所示。图1-1最近四年国家旅客运输量 因此，我国铁道部根据相关要求对铁路进行了6次大提速，并开通了高速动车组，基本上满足了旅客们的要求，但尚且不能更好的解决制约经济发展的运输和提高旅客出行的条件。 目前提高旅客列车的运行速度，主要有以下两条途径：1. 修建高速铁路，幵行高速旅客列车；2. 对国内的既有线路进行相关技术改造，如开行摆式列车。由于我国的地形地貌所具有的固有特点一山地、丘陵和高原约占国土面积的2/3。与此同时，高速铁路存在建设成本大、维护费用高以及技术要求高等特点，因此在某些山区地方修建高速铁路是不经济的。同时我国目前现有大量的既有线路，不可能全部新修或改建为高速铁路。尤其是偏远山区的既有线路具有曲线半径小、曲线段多、线路等级低等特点，而且既有线路大多为客货混运，因此其设计速度一般比较低。在既有线路上采用摆式列车技术是既经济而又有效地提速的途径之一 周立新.邓怡.摆式列车在中国应用的前景初探D.铁道
