叶运广， 宁 静， 种传杰， 崔万里， 陈春俊

（西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031）

蛇行运动稳定性是高速列车实现安全运行的一个重要问题。由于机车轮对具有一定锥度，即使车辆沿平直的轨道运行，只要有一个初始激励，轮对就会绕轨道中心线边横移边摇头耦合向前运动，即蛇行运动［1］。当列车处于蛇行运动状态时，在速度不变的情况下，若其中一个振型呈现幅值相等的运动状态，此时列车的行驶速度即为该列车的蛇行失稳临界速度［2］。由于列车系统的固有频率与列车运行速度无关，而列车的自激频率会随着车辆运行速度的提高而增加，所以当列车运行速度不断增加，其自激频率接近固有频率时，列车便可能处于共振状态，从而导致其振型的幅值不断扩大，丧失稳定性，即称为蛇行失稳［3］。列车在实际运行过程中，如果发生严重的蛇行失稳，轨道就会受到剧烈的冲击，从而造成线路损坏（见图1），甚至导致列车脱轨。传统避免蛇行失稳的方法是把列车运行速度控制在发生蛇行运动的临界速度以下，但蛇行稳定性影响因素极为复杂，在列车实际运行过程中，其受到线路形状、曲线半径、轮对锥度、轨距、车辆悬挂系统等诸多非线性因素的影响，有可能列车速度在低于蛇行失稳理论临界速度时，列车就会发生失稳现象［4-5］。因此，仅通过控制车速来避免列车发生蛇行失稳这一方法存在诸多缺点。所以，如何预测蛇行失稳的发生并及时控制，是一个急需研究的问题。……