9600kW大功率交流传动六轴货运电力机车曲线通过性能分析

大功率传动

　　　　２００９年第３期　　　　２００９年５月１０日

机　　车　　电　　传　　动ELECTRIC DRIVE FOR LOCOMOTIVES

№３，　２００９Ｍａｙ１０，　２００９

和谐号专栏

摘

９６００ｋＷ大功率交流传动六轴货运

电力机车曲线通过性能分析

王

俊，陈

康

６１００３１）

作者简介：王

俊（１９８５－），

（西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都

要：利用ＳＩＭＰＡＣＫ动力学仿真软件对９６００ｋＷ大功率交流传动六轴货运电力机车的曲线

男，硕士研究生，从事机车车辆动力学性能方面的研

通过性能进行全面的动力学计算分析，通过改变一系悬挂刚度、二系悬挂刚度、二系抗蛇行减振器阻究。

尼和二系横向减振器阻尼，分析各结构参数对机车的准静态、动态曲线通过性能的影响，并最终得出各结构参数的最佳取值范围。

关键词：大功率机车；结构参数；曲线通过；动力学性能；仿真

中图分类号：Ｕ２６０．１１＋３；Ｕ２６４．２＋２３　　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－１２８Ｘ（２００９）０３－００１１－０３

Curve Negotiation Performance Analysis of 9600kW Six-Axis

High-Power AC Drive Electric Freight Locomotive

ＷＡＮＧ　Ｊｕｎ，　ＣＨＥＮ　Ｋａｎｇ

(Traction Power State Key Laboratory, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China)

Abstract:A more detailed analysis is done on curve negotiation performance of 9600kW six-axis high-power AC drive electric freightlocomotive by using dynamic simulation software SIMPACK. By changing the primary suspension stiffness, the secondary suspensionstiffness, the damping of secondary anti huntins damper and the damping of the secondary lateral damper, analyze the effect to the locomotiveof quasi static and dynamic curve negotiation and work out the structural parameters of the best range.

Key words:high-power locomotive; structural parameter; curve negotiation; dynamic performance; simulation

０引言

９６００ｋＷ大功率交流传动六轴货运电力机车是由我国进行自主设计、自主生产和自主采购，逐步掌握核心技术，形成自主开发态势，打造拥有完全自主知识产权的中国品牌机车。机车采用大功率ＩＧＢＴ元件组成的变流器、大功率交流牵引电动机和轮盘制动等先进技术、成熟的驱动装置和微机网络控制系统，机车总功率９６００ｋＷ，单轴功率达１６００ｋＷ，为目前世界技术最先进、单轴功率最大的牵引动力装置。该机车牵引５０００ｔ货物最高速度达１２０ｋｍ／ｈ，其启动加速度、持续牵引速度等性能指标均创同类产品之最。这种全新机车是铁道部确定的重点发展的目标产品，也是实现中国铁路干线货运重载、快捷运输的主型机车之一。

我国总铁路运营里程中，有近三分之一的线路是

收稿日期：２００８－１２－１１

曲线。曲线通过是车辆横向动力学课题中的一个重要

研究领域。具有良好曲线通过性能的车辆，意味着在通过曲线时轮轨间的相互作用力小，作用在车辆各部件上的力也较小，相关部件的磨损和失效几率都会降低。车辆在曲线上的运行阻力也会随之下降，由此减少了机车的牵引力，节约了能耗。机车结构参数对机车曲线通过性能有一定的影响。因此，研究改变机车结构参数对９６００ｋＷ大功率交流传动六轴货运电力机车曲线通过性能的影响具有十分重要的现实意义。

１模型建立

利用ＳＩＭＰＡＣＫ动力学仿真软件建立９６００ｋＷ大功率交流传动六轴货运电力机车模型。机车由车体、构架、轮对、一系悬挂装置、二系悬挂装置、牵引电机和电机吊挂装置组成。车体通过二系悬挂装置坐在构架上，二系悬挂装置由高圆弹簧和二系垂向减振器、二系横向减振器以及二系抗蛇行减振器组成。

每构架通

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大功率传动

机　　车　　电　　传　　动２００９年

过一系悬挂装置和轮对连接，一系悬挂装置由轴箱弹簧、一系垂向减振器和轴箱拉杆组成。牵引电机一端抱在车轴上，另一端通过橡胶球关节与电机吊杆连接在一起，电机吊杆通过转动销与构架连接。在二系悬挂中设置有横向止挡。

２曲线通过性能的评价指标

机车曲线通过性能的评价指标有：导向车轮的导

向力、轮对横向力、外轮轮重减载率、外轮脱轨系数。轮重减载率参照ＧＢ５５９９－８５《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》来评定，其评定标准见表１。第一限度为评定车辆运行安全的合格标准，第二限度为增大了安全裕量的标准。

脱轨系数按ＴＢ／Ｔ２３６０－９３《铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准》来评定，评定标准见表２。

表１

轮重减载率的评定标准

表２脱轨系数的评定标准

轮重减载率

０．６０

０．６５

脱轨系数０．６０．８０．９

评定等级第二限度第一限度

评定等级优良良好合格

对于车轮的导向力、轮对横向力没有相关的评定标准，仅列出计算结果作为比较依据。

３曲线通过性能的计算分析工况

为了全面考虑机车的曲线通过性能，计算工况分

为３种：

工况Ⅰ：以５ｋｍ／ｈ的速度通过１２５ｍ半径的光滑轨道曲线的准静态曲线通过计算。

准静态曲线通过计算是让机车通过由直线（３０ｍ）—缓和曲线（３０ｍ）—圆曲线（１００ｍ）—缓和曲线（３０ｍ）—直线（３０ｍ）组成的一段完整的光滑曲线，考察机车在圆曲线上处于稳定状态后的各项动力学指标。

工况Ⅱ：以７０ｋｍ／ｈ的速度通过３００ｍ半径的不平顺轨道曲线的动态曲线通过计算。

工况Ⅲ：以１２０ｋｍ／ｈ的速度通过１０００ｍ半径的不平顺轨道曲线的动态曲线通过计算。

动态曲线通过计算是让机车通过由直线（３０ｍ）—缓和曲线（１２０ｍ）—圆曲线（２００ｍ）—缓和曲线（１２０ｍ）—直线（３０ｍ）组成的一段完整的曲线，考察机车在圆曲线上的各项动力学指标。曲线具有ＦＲＡ５级线路不平顺，它包括左、右轨的横向不平顺和垂向不平顺。当线路具有不平顺时，机车通过曲线时的动力学指标由２部分组成，一部分是由于线路本身的结构参数变化，如曲率半径、外轨超高所引起的，这一部分动力学指标的大小代表了机车的准静态曲线通过性能，对机车在圆曲线上的动力学指标进行统计分析，取各项动力学指标的均值来描述由于线路本身的结构参数变化引起的动力学指标的大小。另一部分是由于线路不平顺引起的，我们取机车在圆曲线上的各项动力学指标的３倍标准偏差来描述由于线路不平顺引起的动力

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学指标变化范围的大小。最终用来描述机车通过具有不平顺圆曲线时的动态曲线通过性能的动力学指标是各项动力学指标的统计最大值，即均值与３倍标准偏差之和。各计算工况线路的具体结构参数见表３。

４机车结构参数对曲线通过性能的影响

影响机车曲线通过性能的结构参数主要有：一系

悬挂纵向定位刚度、一系悬挂横向定位刚度、二系悬挂纵横向刚度、二系抗蛇行减振器的阻尼和二系横向减振器的阻尼。分析机车曲线通过性能时，由于第一轮对的各 …… 此处隐藏：4325字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……