空气弹簧是一个气动装置，对外界环境参数变化较敏感。因此，需要基于AMESim仿真平台建立空气弹簧的气动流体力学模型。在该模型中，考虑了空气弹簧内部气体的热力学过程以及有效面积与内部压力的函数关系；由于应急橡胶弹簧的刚度远大于橡胶气囊的刚度，因此在空气弹簧的正常工作状态中不考虑应急橡胶弹簧的刚度。此外，基于SIMPACK建立车辆多体动力学模型，并将其与AMESim中的空气弹簧气动流体力学模型相结合，以空气弹簧的支反力作为车辆动力学计算的输入，以车体的垂向位移作为输出，其联合仿真示意图如所示。在列车交会的动力学分析中，以会车流场压力Pv的时间历程作为输入，通过联合仿真分别计算两列动车组以250km/h、50km/h、50km/h的速度在直线上等速交会时空气弹簧的气动响应以及动车组的动力学响应。

　　车辆多体动力学模型与空气弹簧气动流体力学模型联合仿真示意图空气弹簧的动刚度与其内部压力有很大的关系，在研究动车组整车动力学性能前，首先需要研究空气弹簧在列车交会时的气动响应。空气弹簧外界气压的变化采用垂向平稳性横向平稳性2502.1332.7563502.2003.1074502.2653.根据规范要求，对于算例中选取的某型动车组而言，轮轨垂向力的限值为170kN；轮轴横向力的限值为56.26kN；脱轨系数的限值为0.8；轮重减载率的限值为0.8.在不同会车车速工况下进行数值仿真，得到车辆的动力学响应，选取每种工况下动力学性能差的轮对响应曲线，将其与安全性限值绘于中。

　　（C）脱轨系数（d）轮重减载率会车过程的车辆动力学响应根据车辆在会车过程中的响应曲线可知，在几项安全性指标中，轮轨垂向力与轮重减载率在会车过程中有较大的安全余量；而轮轴横向力和脱轨系数在450km/h工况下会在短暂的时间中超过安全限值。

　　这是由于会车气动流场对车体的横向作用力较大，主要影响与轮轨横向力有关的安全性指标。通过观察轮轴横向力和脱轨系数超过安全限值的峰值点可知，运行安全性指标的危险点一般出现在交会列车前部鼻端通过观测点的时刻，故应在高速列车的鼻端设计中设法降低会车时的初始压力波幅度，以提高动车组在高速会车时的运行安全性。

　　4结论基于列车空气动力学的研究成果，以列车交会流场的气压变化作为外部激励，并将车辆多体动力学模型与空气弹簧的气动流体力学模型相结合进行数值计算，研究了两列动车组以不同的车速交会时空气弹簧的气动响应以及车辆的动力学响应，并得到了以下一些主要结论：当动车组与相向驶来的列车交会时，由会车压力波变化所造成的空气弹簧压力波动远小于车体侧滚造成的压力波动，因此空气弹簧的内压变化主要受车体侧滚的影响，转向架靠近会车侧空气弹簧内压的变化趋势与会车气动流场的变化趋势相反，转向架另一侧空气弹簧内压的变化趋势与之相同。

　　动车组交会速度越高，空气弹簧内压变化幅度越大，当交会车速为450km/h时，空气弹簧内压的大波动可达到30.78.车体横向振动较垂向振动受会车气动流场的影响更大，且在各车速交会工况下，车辆的垂向平稳性均优于横向平稳性。

　　轮轨垂向力与轮重减载率受会车气动流场的影响较小，这两项安全性指标在会车过程中仍有较大的安全余量，但轮轴横向力与脱轨系数在450km/h的工况下会在短暂的时间中超过安全限值，且这两项安全性指标的大值均出现在车头鼻端通过观测点的时刻。