动车组排雪特性影响因素仿真分析

作者：陈文宾; 于洋洋; 张鹏; 姚曙光^*

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(11): 4050-4061.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20222172

• 排障雪犁结构
• 有限元模拟
• 排雪阻抗力
• 轮重减载率
• 横向水平雪堆

探寻运行速度和排障雪犁张角对动车组除雪特性的影响规律，是解决积雪环境下动车组运营效率及运行安全问题的关键举措。采用光滑粒子流体力学(SPH)方法模拟雪堆，构建动车组-雪堆-轨道耦合动力学仿真模型，研究运行速度40,80,120,160和180 km/h和张角60°，90°和120°对雪粒子运动状态和动车组排雪阻抗力、轮重减载率的影响。研究结果表明：积雪沿着雪犁外形向两侧推开，雪粒子运动呈抛物线状，飞雪轨迹均未遮挡司机室视野；排障雪犁张角为60°时，随着动车组运行速度从40 km/h增加到180 km/h，雪粒子距离地面最大垂向高度从1 419 mm增加到4 433 mm；纵向阻抗平台力从18.72 kN增加到260.28 kN，垂向阻抗力平台力从27.96 kN增加到300.64 kN，车辆-雪堆界面纵向和垂向阻抗力与速度呈现二次函数关系；轮轨关系方面，动车组头车一位端转向架2个轮对的轮重减载率分别从0.433和0.368增加到0.700和0.730，当速度超过120 km/h时，轮重减载率超过标准要求0.6；当运行速度为80 km/h时，随着排障雪犁张角从60°增加到120°，雪粒子距离地面最大垂向高度从2 348 mm增加到4 881 mm；纵向阻抗平台力从59.01 kN增加到92.91 kN；垂向阻抗平台力变化不大；张角的改变不影响动车组轮重减载率的变化。研究成果可为解决高寒地区应对暴雪等恶劣天气的动车组除雪运行问题和排障雪犁结构设计提供思路。

• 单位
  中南大学