随着我国高速铁路的蓬勃发展,轨道线路与车流密度不断增加,车辆运行速度不断提升,导致由车辆自身结构与轨道线路激励所引起的列车运行稳定性问题日益增多并随时威胁着行车安全。因此,在列车不断提速的同时,我们也需要更加关注车辆的运行安全问题,对影响列车运行稳定性的影响因素进行探究,以此来保证列车高速、安全的运行。机车蛇行运动稳定性一直以来都是重点关注的问题,它是列车速度进一步提高的主要障碍。蛇行运动不仅破坏机车车辆运行平稳性,而且还会使轨道线路产生变形,运动剧烈时还会引起脱轨事故。现有的蛇行检测标准是在构架横向加速度达到较大的阈值时才会产生蛇行失稳报警,对于未达到标准阈值时的小幅蛇行失稳并不能做出任何反应,虽然此时并未达到标准蛇行失稳,但小幅蛇行失稳会影响乘坐舒适性、加剧轮轨磨耗,且随时可能会变为标准蛇行失稳。对于小幅蛇行运动的实时监测以及研究小幅蛇行运动会在何种因素的影响下演变为标准蛇行失稳可以较早的预警标准蛇行失稳,避免列车出现脱轨风险。对于小幅蛇行运动的实时监测已有大量学者做了相关的研究,本文旨在从车辆系统动力学方面来初步研究高速列车小幅蛇行运动。主要研究内容为:(1)根据国内某高速动车转向架结构和车辆详细参数,在多体系统动力学软件SIMPACK中建立了整车动力学仿真模型,并对车辆系统中的轮轨接触非线性和悬挂系统非线性在软件中做了相应的处理,最大限度的保证了系统的完整性。除了车辆系统动力学模型外,还建立了轨道随机不平顺激扰模型来仿真模拟实际轨道线路的状态。利用试验数据与仿真数据进行对比分析来验证模型的准确性和完整性。(2)初步研究了小幅蛇行运动初始条件对车辆非线性系统的影响。首先以初始轮对横移量大小来表征小幅蛇行初始振幅,并为系统设置小幅蛇行初始条件,然后利用整车动力学仿真模型与轨道随机不平顺激扰模型进行仿真计算。通过对小幅蛇行初始条件下系统极限环幅值的计算,分析了小幅蛇行初始振幅与蛇行失稳临界速度之间的关系,仿真实验表明小幅蛇行初始振幅不超过2mm时,系统蛇行失稳临界速度基本一致,此时小幅蛇行初始条件的改变对车辆系统几乎无影响,当小幅蛇行初始振幅在3-9mm时,随着振幅的增大,系统的蛇行失稳临界速度在降低,且均高于系统的非线性临界速度。通过对小幅初始条件下轮对横移量的计算,分析了小幅蛇行运动收敛与发散两种趋势的变化过程,仿真实验表明小幅蛇行初始振幅的大小会影响其自身收敛或发散的速度:即初始振幅越大,收敛速度越慢,发散的速度越快。(3)研究了高速列车小幅蛇行运动初始条件下轨道几何形态对车辆系统的影响。建立轨道随机不平顺激扰模型,模型中几何不平顺共有方向、水平、高低、轨距这四种不平顺激励,将这四种轨道不平顺分别施加到轨道线路上,并以此设置四种工况进行仿真计算。通过对不同轨道激励情况下系统极限环幅值的计算,分析了轨道几何形态对系统蛇行失稳临界速度的影响,仿真实验表明小幅初始条件下轨道几何不平顺会影响系统的蛇行失稳临界速度,且蛇行失稳临界速度要高于车辆系统的非线性临界速度;在四种轨道不平顺中,方向不平顺对蛇行失稳临界速度影响最大,高低不平顺对其影响最小。