随着社会经济的发展,中高速铁路线路在我国铁路网中所占的比例越来越大,但其旅客列车主要以动车组为主。动车组适用于高速铁路网和高速城际交通,对于跨既有铁路网和高速铁路网运行的长途客运而言,时速160²00km/h的动力集中式动车组的方式越来越受到关注,动力集中动车组采用机车牵引但与客车固定编组的运行模式具有一定的优越性。针对实现既有普速与新建高铁线路的互联互通的动力集中动车组需求,我国研制了某200km/h B₀-B₀交流传动客运电力机车。该电力机车在投入实际运行后反应出横向晃动较为突出的问题,表现为在130km/h²00km/h速度范围内,机车车体始终存在一个1Hz左右的低频横向振动,车体前后端存在相位差,严重影响了乘坐舒适性和安全性。为了解决该低频晃车问题,本文建立了机车动力学模型,研究了转向架蛇行模态与车体固有振动模态之间的耦合关系,分析了等效锥度对低频晃车的影响,采用根轨迹法分析了该车辆系统的振动特性,明确了低频晃车产生的原因,并结合机车振动特性、机车平稳性和机车横向振动频谱特性的变化探究了关键悬挂参数对低频晃车的影响,最终提出了整改措施。本文的主要工作和结论如下:1)蛇行运动的最大特点是它的频率随着速度的增加而增加,而车体固有自振频率通常不随速度变化,因此在某些速度范围内,转向架的蛇行运动频率可能会因为接近车体固有悬挂频率而产生共振,最终恶化该速度区间内车辆运行的平稳性。从动力学仿真计算中可以看出,轮对、电机、构架、车体同时存在一个1.3Hz左右的横向振动,说明低频晃车发生时,车体和转向架是一起振动、相互耦合的,这与一次蛇行的特点较为吻合。2)计算分析了等效锥度对低频晃车的影响,结果表明等效锥度较大时,机车前后司机室横向平稳性指标和横向振动加速度幅值远小于新轮情况,平稳性曲线不再出现局部峰值,第一轮对横移极限环可以快速收敛;等效锥度较小时,机车前后司机室的横向平稳性显著恶化,机车横向振动向低频发展且振幅显著增大,第一轮对横移极限环不能有效衰减,出现了失稳的情况。较低锥度下动力学仿真得到的低频晃车现象与机车实际运行中表现出的低频晃车十分吻合。3)采用根轨迹法分析了车辆系统的振动特性,从根轨迹图中可以看出,转向架蛇行模态与车体固有横移模态是相互耦合的。在低锥度情况下,“前转向架蛇行及车体显著的侧滚、摇头”复合特征振动的特征根实部在速度超过150km/h时不再为负值,该耦合振动阻尼比不足是低频晃车产生的根本原因。4)从改变上述异常振动特性的角度出发,分析了低锥度情况下主要悬挂参数对低频晃车的影响。研究结果表明,较小的抗蛇行减振器角度、较小的轴箱纵向刚度、较小的电机减振器阻尼、较小的抗蛇行减振器阻尼、较小的二系水平刚度均能不同程度上提高“前转向架蛇行及车体显著的侧滚、摇头”复合特征振动的阻尼比,降低车体横向振动的加速度和横向平稳性指标,其中减小抗蛇行减振器安装角度对低频晃车的抑制效果最为显著。从减小抗蛇行减振器角度、减小轴箱纵向刚度、减小电机减振器阻尼等3个方面对机车进行综合整改,可以有效抑制转向架蛇行模态与车体固有横移模态之间的耦合共振,提高一次蛇行的临界速度,显著改善低频晃车。非线性计算结果表明,综合整改后机车动力学性能满足安全运用的要求。现场试验的结果验证了前述分析的正确性,整改方案取得了成功。