文華，陳天喜，龍華樂，吳威威，易兆祥

(株洲中車時代電氣股份有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

隨著我國高速列車的飛速發(fā)展，對列車在道路上運行的安全性要求越來越高。轉(zhuǎn)向架滾動振動試驗臺通過轉(zhuǎn)動的軌道輪模擬車輛在線路上運行時的兩條鋼軌，同時通過對軌道輪單元的激振來模擬真實線路軌道的不平順，可以完成對車輛的多項性能試驗，充分了解和掌握車輛的性能，確保列車運行的安全性?？股咝袦p振器作為列車車輛懸掛系統(tǒng)中的重要部件，布置在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與車體之間，起到抑制車輛蛇行運動并且可以有效提高車輛蛇行運動失穩(wěn)臨界速度[1]。近年來，諸多學者針對抗蛇形減振器做了大量的研究，主要研究方向是關(guān)于抗蛇行減振器性能參數(shù)的變化對機車車輛動力學性能的影響[2-10]，并取得了有益的成果。但很少有學者去系統(tǒng)研究抗蛇形減振器不同的布置方式對機車車輛動力學性能的影響，因此對抗蛇形減振器不同布置方式進行試驗研究是非常有意義的，具有較大的工程應用價值。

1 抗蛇形減振器的布置方式

某高速動車車輛轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示?，F(xiàn)場試驗時轉(zhuǎn)向架1軸和2軸放置在滾動振動試驗臺的軌道輪上，如圖2所示?？股咝螠p振器在車體與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間布置方式主要有以下3種方式：靠近轉(zhuǎn)向架1軸左右縱向?qū)ΨQ布置(抗蛇形減振器布置在圖1中2、4位置)；靠近轉(zhuǎn)向架2軸左右縱向?qū)ΨQ布置(抗蛇形減振器布置在圖1中1、3位置)；靠近轉(zhuǎn)向架1軸右側(cè)和2軸左側(cè)的縱向斜對稱布置(抗蛇形減振器布置在圖1中1、4位置)。本文將在轉(zhuǎn)向架滾動振動試驗臺上對動車車輛轉(zhuǎn)向架進行相應的動力學試驗，研究抗蛇形減振器在上述3種布置方式下對車輛運行穩(wěn)定性的影響。

圖1 某高速動車車輛轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 轉(zhuǎn)向架置于滾振試驗臺現(xiàn)場試驗圖

2 試驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析

2.1 試驗內(nèi)容及試驗結(jié)果

被試車輛轉(zhuǎn)向架在確定好抗蛇形減振器的相關(guān)性能參數(shù)后，在標準軌距1 435 mm、動車向北方向行駛(試驗臺軌道輪向南方向)的工況下，抗蛇形減振器按照上述3種布置方式在轉(zhuǎn)向架滾動振動試驗臺上進行了相關(guān)動力學性能試驗。動車車輛系統(tǒng)最主要的激擾源來自于線路軌道的不平順性。本文在試驗研究中采用了秦沈路譜作為系統(tǒng)的輸入激擾，通過液壓伺服激振系統(tǒng)對采集的路譜數(shù)據(jù)進行迭代復現(xiàn)，模擬線路軌道的不平順性。試驗研究的主要內(nèi)容包括車輛臨界速度試驗以及秦沈路譜線路不平順模擬試驗。

當抗蛇形減振器靠近1軸左右縱向?qū)ΨQ布置時，試驗結(jié)果如下：在無路譜激振的條件下，車輛進行臨界速度試驗可以達到時速300 km/h且保持車輛穩(wěn)定；在車輛時速達到120 km/h、160 km/h、180 km/h、200 km/h、230 km/h、250 km/h的速度級下，分別對軌道輪施加1 min時長的秦沈路譜激振，車輛均能保持穩(wěn)定，未發(fā)生蛇形失穩(wěn)運動。

當抗蛇形減振器靠近2軸左右縱向?qū)ΨQ布置時，試驗結(jié)果如下：在無路譜激振的條件下，車輛進行臨界速度試驗可以達到時速300 km/h且保持車輛穩(wěn)定；在車輛時速達到120 km/h、160 km/h、180 km/h、200 km/h的速度級下，分別對軌道輪施加1 min時長的秦沈路譜激振，車輛均能保持穩(wěn)定，未發(fā)生蛇形失穩(wěn)運動；但在車輛時速達到230 km/h、250 km/h的速度級下，對軌道輪施加秦沈路譜激振時，車輛均發(fā)生了周期性的蛇形失穩(wěn)運動。

當抗蛇形減振器靠近1軸右側(cè)和2軸左側(cè)的縱向斜對稱布置時，試驗結(jié)果如下：在無路譜激振的條件下，車輛進行臨界速度試驗可以達到時速300 km/h且保持車輛穩(wěn)定；在車輛時速達到120 km/h、160 km/h、180 km/h、200 km/h、230 km/h、250 km/h的速度級下，分別對軌道輪施加1 min時長的秦沈路譜激振，車輛均能保持穩(wěn)定，未發(fā)生蛇形失穩(wěn)運動。

2.2 試驗數(shù)據(jù)分析

通過對上述試驗結(jié)果進行分析可以得到：

1)在無路譜激振條件下，抗蛇形減振器在車體和構(gòu)架間的不同布置方式對車輛臨界速度幾乎沒有影響，臨界速度均可達到300 km/h且未發(fā)生蛇形運動；

2)在有路譜激振的條件下，當車速≤200 km/h時，抗蛇形減振器在車體和構(gòu)架間的不同布置方式對車輛運行穩(wěn)定性幾乎沒有影響，激振結(jié)束后均能保持車輛穩(wěn)定；

3)在有路譜激振的條件下，當車速>200 km/h時，抗蛇形減振器在車體和構(gòu)架間的不同布置方式對車輛高速運行穩(wěn)定性有較大的影響，抗蛇形減振器靠近2軸左右縱向?qū)ΨQ布置時，車輛穩(wěn)定性較差，在230 km/h、250 km/h速度級下施加路譜激振，車輛均發(fā)生了蛇形失穩(wěn)。

為了進一步了解抗蛇形減振器不同布置方式對車輛高速運行穩(wěn)定性的影響，本文以動車時速在230 km/h速度級下為例，在抗蛇形減振器不同布置方式下，對軌道輪施加路譜激勵，得到轉(zhuǎn)向架軸箱在激振過程中的橫向位移曲線。當抗蛇形減振器靠近1軸左右縱向?qū)ΨQ布置時，路譜激振試驗過程中軸箱橫向位移曲線如圖3所示；當抗蛇形減振器靠近2軸左右縱向?qū)ΨQ布置時，軸箱橫向位移曲線如圖4所示；當抗蛇形減振器靠近1軸右側(cè)和2軸左側(cè)縱向斜對稱布置時，軸箱橫向位移曲線如圖5所示。

圖3 軸箱橫向位移曲線(抗蛇形減振器1軸左右縱向?qū)ΨQ布置)

圖4 軸箱橫向位移曲線(抗蛇形減振器2軸左右縱向?qū)ΨQ布置)

圖5 軸箱橫向位移曲線(抗蛇形減振器1軸右、2軸左縱向斜對稱布置)

通過圖3、圖4和圖5的軸箱橫向位移曲線可以得到：

1)當抗蛇形減振器靠近1軸左右縱向?qū)ΨQ布置時，在230 km/h速度級下施加路譜激振車輛穩(wěn)定性很好；

2)當抗蛇形減振器靠近1軸右側(cè)和2軸左側(cè)縱向斜對稱布置時，在230 km/h速度級下施加路譜激振，雖然激振結(jié)束后車輛也能穩(wěn)定，但是在激振過程中軸箱橫向位移曲線的幅值與抗蛇形減振器靠近1軸左右縱向?qū)ΨQ布置時相比明顯偏大，出現(xiàn)了不穩(wěn)定的趨勢；

3)當抗蛇形減振器靠近2軸左右縱向?qū)ΨQ布置時，在230 km/h速度級下施加路譜激振車輛的穩(wěn)定性較差，激振過程中發(fā)生了周期性的蛇形運動，車輛失穩(wěn)。

3 結(jié)語

本文以某高速動車組車輛轉(zhuǎn)向架為研究對象，對其進行了臨界速度試驗以及路譜激勵試驗，研究了同種抗蛇形減振器在車體與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間不同的布置方式對車輛運行穩(wěn)定性的影響。綜合上述試驗數(shù)據(jù)及分析結(jié)果可以得到，抗蛇形減振器的不同布置方式對車輛高速運行穩(wěn)定性有較大影響。因此在進行相關(guān)設計時，不僅要考慮抗蛇形減振器壓力、速度等相關(guān)技術(shù)參數(shù)，同時要選擇使車輛運行更加穩(wěn)定的抗蛇形減振器布置方式。