1.引言
多体动力学软件SIMPACK具有良好的开放性和灵活性，可以方便地搭建自由度数量大、层次多、刚柔耦合的多节货车车辆的动力学仿真模型。按照装载加固方案，50m长钢轨铁路运输车组，由放置了两层共20根50m长钢轨的非洲某国的四节窄轨货车组成，转向架结构与常见货车转向架有很大的不同。同时，车辆运行线路是米轨线路，线路在曲线半径、超高、缓和曲线和夹直线等方面，很有特色，与国内外标准轨距的铁路线路有巨大的差异。
在考虑车辆和线路等各个方面特点的基础上，依据GB5599-1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》，从直线和曲线运行等方面对其动力学性能进行评估进行评价。
2.50m 长钢轨铁路运输动力学仿真模型
50m长钢轨铁路运输车辆是四节非洲某国的窄轨货车，车辆由车体、侧架、摇枕、斜楔和轮对等组成。车辆模型参数如表1所示。
50m长钢轨采用柔性梁结构的方式建模，每2.5m建立一个节点，其截面参数见表2-2。图1是利用SIMPACK/Rail模块建立的宽轨车动力学模型
表 2-1 车辆模型参数
表 2-2 60kg/m 钢轨截面参数
图 1 50m 长钢轨车辆动力学模型
3 评判标准及计算工况
3.1 评判标准
动力学安全性指标取每车的第一轴。评判标准参照GB 5599－1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的要求，见表3-1。其中轮轴横向力按下式计算：
表 3-1 主要指标
3.2 计算工况
动力学计算工况见表3-2。
表 3-2 计算工况
4 计算结果及分析
计算结果取轮轴横向接触力，轮重减载率和脱轨系数等动力学指标，各项指标均取最大值。
4.1 直线线路计算结果
按照直线运行计算工况，50m 长钢轨铁路运输车辆动力学仿真模型，在直线线路上的计算
结果见表 4-1。
表 4-1 直线线路计算结果
当以 30km/h 速度通过直线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 4.15kN，轮重减载率最大值 0.28，脱轨系数最大值为 0.36；当以 40km/h 速度通过直线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 6.89kN，轮重减载率最大值 0.33，脱轨系数最大值为0.36；当以 50km/h 速度通过直线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 7.77kN，轮重减载率最大值 0.36，脱轨系数最大值为 0.36。各项指标均在评判标准范围之内。
4.2 R150m 曲线线路计算结果
按照曲线 R150m 运行计算工况，50m 长钢轨铁路运输车辆动力学仿真模型，在曲线线路
R150m 上的计算结果见表 4-2。
表 4-2 R150m 曲线线路计算结果
当以 5km/h 速度通过 R150m 曲线线路（线路无激励）时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 24.94kN，轮重减载率最大值 0.40，脱轨系数最大值为 0.49；当以 10km/h 速度通过 R150m曲线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 24.39kN，轮重减载率最大值 0.43，脱轨系数最大值为 0.58；当以 15km/h 速度通过 R150m 曲线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为24.78kN，轮重减载率最大值 0.42，脱轨系数最大值为 0.59。各项指标均在评判标准范围之内。
4.3 R300m 曲线计算结果
按照曲线 R300m 运行计算工况，50m 长钢轨铁路运输车辆动力学仿真模型，在曲线线路R300m 上的计算结果见表 4-3。
表 4-3 R300m 曲线计算结果
当以 20km/h 通过 R300m 曲线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 8.87kN，轮重减载率最大值 0.33，脱轨系数最大值为 0.42；当以 30km/h 通过 R300m 曲线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 9.49kN，轮重减载率最大值 0.31，脱轨系数最大值为 0.42；当以 40km/h通过 R300m 曲线线路时，装载加固方案的轮轴横向力最大值为 14.13kN，轮重减载率最大值 0.33，脱轨系数最大值为 0.41。各项指标均在评判标准范围之内。
5 结论
通过上述动力学仿真建模和分析可以得到以下结论：
1) 车辆和 50m 长钢轨模型符合模型参数，可以体现真实情况；
2) 动力学仿真工况能够体现当地铁路线路的特点；
3) 整车的车辆动力学各项指标计算结果均满足我国 GB5599－1985《铁道车辆动力学性能
评定和试验鉴定规范》的评判标准；
4) SIMPACK 软件不仅建模能力强，而求解速度快。
资料来源：达索官方
