铁路货车旁承纵向刚度建模方式探讨

在进行车辆动力学性能研究中，动力学仿真建模对旁承的处理通常只考虑垂向特性，重点关注垂向刚度、预压量、间隙和纵向摩擦，对于旁承的纵横向刚度往往不做处理，这与实际情况是不符的。本文在动力

发展重载、快捷铁路货车是我国当前的大趋势，相应的对货车的动力学性能和运行安全性就有了更高的要求。蛇行失稳作为铁道车辆运行的首要问题之一，一直是动力学研究的重中之重。一旦车辆系统出现蛇行失稳，将恶化其运行品质，大大降低其运行平稳性，并导致轮轨间强烈的相互作用，引起严重的轮轨磨耗，对线路造成严重的危害，甚至会引发脱轨的危险[1]。因此，分析研究车辆的抗蛇行运动稳定性具有极为重要的意义。

旁承作为铁路货车必不可少的零部件之一，以提供一部分车辆回转摩擦阻力矩的形式保证车辆的抗蛇行稳定性，另外旁承垂向上的挠度又能保证车辆的曲线通过能力和过三角坑等恶劣线路的能力。在以往的铁道车辆动力学建模中，对旁承的处理通常只考虑垂向特性，重点关注垂向刚度、压缩量、间隙和垂直于垂向的面摩擦，对于旁承的纵横向刚度往往不作处理，这与实际情况是不符的。本文将利用动力学仿真分析软件SIMPACK 建立某型快捷货车的动力学计算模型，分析不同建模方式下的旁承纵向刚度对所建车辆模型抗蛇行稳定性和动力学性能的影响。

2. 车辆系统建模说明 采用多体系统动力学软件SIMPACK 建立的整车系统动力学模型。

模型中考虑1 个车体、2 个摇枕、2 个转向架构架、8 个轴箱和4 个轮对共计17 个刚体。车体、转向架构架、轮对均考虑纵向、横移、浮沉、侧滚、点头和摇头6 个自由度，摇枕考虑与车体间的侧滚、摇头2 个自由度，轴箱仅考虑点头1 个自由度，全车共计55 个自由度，各刚体的自由度见表1 所示，动力学模型如图1 所示。

铁道车辆是一个复杂的多体系统，理论计算分析模型只能根据研究的主要目的和要求，简化一些次要因素做相应的假定，包括忽略各部件的弹性变形，只考虑单节货车车辆模型，只考虑车辆匀速运行的情况，车体、转向架各部件及悬挂均对称布置。

模型中还要考虑一些非线性环节，包括非线性轮轨接触几何、非线性轮轨相互作用力和非线性悬挂系统[2]。因本文对上述非线性环节的处理均按照常规动力学仿真分析计算进行，此处不再赘述。

3. 车辆抗蛇行稳定性评判方法 抗蛇行运动稳定性是决定车辆能否高速运行的关键因素，车辆系统的蛇行运动特性通常具有图2 所示的三种主要形式[3]。我国目前采用的GB 5599-1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中对货车抗蛇行稳定性的评判未做具体要求[4]。本文根据各大高校院所以往仿真惯例对车辆抗蛇行稳定性的处理规定，通过查看轮对横向移动是否收敛的方式进行了蛇行失稳临界速度判定。给定一段300 m 长的