一系定位刚度对车辆系统一次蛇行的影响分析

车辆系统蛇行运动的2种典型形式是一次蛇行和二次蛇行,又被称为车体蛇行和转向架蛇行。当车辆发生一次蛇行时,车体左右晃动幅度较大,影响车辆运行的平稳性以及乘客乘坐的舒适度。文章利用SIMPACK软件建立了300km/h整车非线性动力学模型,仿真车体一次蛇行失稳情况;结合非线性振动系统的频率俘获原理,研究发现车体一次蛇行是由于在行车过程中转向架的蛇行频率被车体的蛇行频率俘获所引起的。通过改变车辆系统的一系定位刚度,从而改变同等运行速度下转向架的蛇行频率,避开了车体的频率俘获区间,可有效抑制一次蛇行,提高车辆运行稳定性。     

设计柔性转向架运行特性的方法（下）

转向架蛇行运动波长的概念，迄今仅用于铁道车辆横向运行稳定性领域，它可用来表示车辆能在轮缘不接触钢轨的情况下通过最小英线半径。若把这个想法与柔性转向架蛇行运动波长计算方法结合起来，可使蛇行运动稳定性和曲线通过特性之间得到的最佳折衷。     

基于模态追踪的地铁车辆低频横向晃动分析

为研究车体低频横向晃动的原因及提高旅客乘坐舒适性,首先依据模糊数学的欧式贴近度准则,有效追踪和分析了车辆各刚体模态随速度变化的情况;其次,基于欧式贴近度定义整个系统所有模态之间的耦合度;最后,以降低车辆系统的耦合度为优化目标,对悬挂参数进行优化。计算结果表明:在某一速度下,当转向架蛇行运动的频率与车体横向振动的固有频率接近时,两者振型极为相似,欧式贴近度接近于1,转向架蛇行运动与车体横向运动发生共振,使车体横向发生低频晃动,此时车辆系统耦合度最大。对车辆悬挂参数优化后,可有效降低系统内的耦合度,减少转向架蛇行运动对车辆横向振动的影响,消除车体低频晃动现象。     

采用下摇枕转向架的车辆横向稳定性研究

对采用下摇枕结构转向架的车辆进行了线性和非线性稳定性分析后得出如下结论:车辆失稳模态为构架与轮对同频同相振动的转向架蛇行模态,随着车轮踏面磨耗,车辆横向稳定性降低;当一系水平刚度减小时,轮对蛇行模态的自然阻尼减小;当牵引杆纵向刚度降低时,构架横向振动模态自然阻尼减小,横向稳定性降低。轮对水平定位刚度和旁承摩擦因数以及牵引杆纵向刚度对下摇枕结构车辆横向稳定性具有显著影响,三者中任一参数的变化都会影响到整车横向稳定性。     

铁道车辆质量对蛇行稳定性的影响分析

由于转向架结构型式及各部件分布的不同,会引起车辆各组成质量存在差异。为了研究铁道车辆簧下、簧间和簧上质量对转向架蛇行运动稳定性的影响规律,推导了考虑Maxwell减振器模型的整车21自由度横向动力学线性微分方程,基于特征根稳定性判据,采用最小阻尼比法求解车辆系统的临界速度。同时结合轮对自激输入能量法和模态能量法,提出一种适用于多自由度铁道车辆轮轨系统的自激输入能量分析方法,利用该方法,进行车辆质量参数对系统自激输入能量的影响研究,自激输入能量越大,表明蛇行运动稳定性越差。最后通过仿真软件SIMPACK建立整车动力学模型,使用渐进稳定性方法求解车辆系统的非线性临界速度,仿真结果验证了最小阻尼比法和多自由度轮轨系统自激输入能量方法的可行性,可以反映车辆参数对蛇行运动稳定性的影响规律。研究结果表明：减小簧下和簧间的质量可以在一定程度上提高车辆稳定性,簧上质量对车辆稳定性的影响不大;若轮对和构架的质量分别增加1 000 kg,临界速度将会分别降低19%和9%,自激输入能量将会分别增大91.7%和32%;若轮对和构架的质量分别减小1 000 kg,临界速度将会分别提高36%和10.9%,自激输入...     

2B_0机车车体低频横向晃动现象研究

为解决某2B_0机车车体出现的低频横向晃动问题,分析等效锥度对低频横向晃动的影响,采用根轨迹法分析该车辆系统的振动特性,明确低频晃动产生的原因,最终提出整改措施。分析结果表明,较小等效锥度下转向架蛇行运动模态与车体固有的摇头、侧滚模态之间显著的耦合共振是低频晃动产生的主要原因,从减小抗蛇行减振器安装角度、减小轴箱纵向刚度和减小电机减振器阻尼等三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,增加一次蛇行稳定性。非线性动力学计算及现场整改试验的结果均表明,机车在采用整改措施后基本消除了低频晃动,验证了分析的正确性。     

机车蛇行运动的动力学仿真报告

应用全三维空间耦合的机车系统动力学仿真软件，对反对称悬挂结构机车的直线运动进行了动力学仿真，揭示了由机车设计带来的机车自激振动。仿真结果的相平面图表明机车的转向架蛇行运动得到有效抑制，而车体蛇行运动未能得到很好抑制，是其自激振动的主要原因。因此，基于机车的空间耦合非线性模型，动力学仿真可以深入研究机车的非线性稳定性。     

高速铁道车辆蛇行脱轨安全性评判方法研究

通过建立轮轨三维几何接触模型、整车动力学分析模型和轮轨碰撞模型,分析高速铁道车辆蛇行失稳后的蛇行脱轨过程及其影响因素.高速铁道车辆的蛇行脱轨过程是一个爬轨和跳轨并存的复杂过程,轮对的名义冲角和有效冲角分别对准静态的爬轨和动态的跳轨起着重要影响作用;随着轮对横移速度的增大、轮轨摩擦系数以及车轮垂向载荷的减小,车轮的跳轨高度越大;横向蠕滑力在整个蠕滑力中所占比例以及轮对横向运动能量越大,车辆越容易脱轨.因此高速铁道车辆的蛇行脱轨安全性应根据轮对横移速度限值并考虑车辆的横向运行稳定性进行评判.当高速铁道车辆分别表现为“超临界”和“亚临界”的蛇行失稳极限环分岔形式时,可分别采用转向架横向加速度移动均方根值方法和转向架横向加速度限值对其横向运行稳定性进行评判.     

机车径向转向架的稳定性分析

为了解径向机构对径向转向架临界速度的影响,在分析径向转向架结构的基础上,建立轮对的运动微分方程。通过动力学仿真的方法,在频域和时域里分析径向导向机构对轮对振动的影响。研究结果表明,径向机构通过耦合同一转向架端轴轮对的摇头运动,可实现轮对摇头刚度的非对称,增大轮对的同相摇头刚度;径向机构激发转向架的反相蛇行振动模态,并且使轮对的振动模态向增大阻尼的方向移动,在一定程度上提高了转向架的稳定性;在悬挂参数相同的情况下,径向机构提高了60%的非线性临界速度。     

铁道车辆稳定性与曲线通过性能折衷最优化研究

本文将最优化理论运用于车辆横向动力学，建立了铁道车辆蛇行运动稳定性和曲线通过折衰最优化设计的数学模型，编制了相应的算法。然后，以高速客车为例，给出了转向架轴箱定位刚度为设计变量、直线上蛇行运动稳定性和曲线通过性能折衰优化为目标函数的计算实例，得到了一系定位刚度参数在可行域内的最优解。最后，由三维曲面以及等值线图从数值分析上证实了解的正确性。     

基于初态激扰法的铁道车辆蛇行运动不稳定极限环求解

针对铁道车辆蛇行运动分岔图中不稳定极限环通过整车动力学仿真求解困难的问题，提出直接积分求解不稳定极限环的方法——初态激扰法。该方法利用多体系统动力学软件Simpack建立高速列车动力学模型，采用Matlab软件对拟周期解进行动态加权调整后作为车辆系统主要部件的初始状态，在光滑轨道上时域积分获取刚体运动状态，在轮对横移幅值随运行速度变化的分岔图中绘制不稳定极限环及平衡点和稳定极限环，从而得到完整的车辆蛇行运动分岔图。以某高速列车为例，基于初态激扰法求解不同轮轨接触工况和抗蛇行减振器故障工况下蛇行运动分岔曲线。结果表明：新轮和磨耗轮工况的车辆蛇行运动分别对应Hopf亚临界分岔和超临界分岔行为，且磨耗轮工况下蛇行运动由亚临界分岔变为超临界分岔；不改变抗蛇行减振器阻尼仅减小卸荷力，对车辆Hopf分岔临界速度没有影响，但会降低车辆LPC (Limit Point Bifurcation of Circles)分岔临界速度并减小不稳定极限环的幅值，从而降低车辆横向稳定性。     

风载对高速列车蛇行运动稳定性影响

采用空气动力学和车辆动力学2种分析方法，建立考虑横风作用的高速列车空气动力学模型，分析不同风速及车速条件下列车所受的气动载荷特性变化规律；建立车辆-轨道耦合动力学模型，对高速列车在不同风速横风和轨道不平顺组合作用下头车、尾车和中间车的蛇行失稳临界速度、蛇行振动极限环幅值、蛇行振动频率、蛇行失稳特征等进行对比分析。结果表明：高速列车通过横风区段时产生的气动载荷对其蛇行失稳临界速度有明显影响，头车的蛇行临界速度较无风时明显下降，尾车及中间车的降幅次之；无风与风载工况下车辆的蛇行失稳形式存在本质区别，无风工况下车辆易发生二次蛇行，风载作用下车辆易发生一次蛇行；风载作用下，车辆发生蛇行失稳的最不利工况为较大的等效气动横向力和较大的气动升力共同作用的组合工况；风载和轨道不平顺的持续时间对车辆蛇行运动极限环振动幅值会产生影响，因此在评估高速列车在大风工况下的运行安全性时，有必要考虑实际的风载和轨道不平顺激励的大小和持续时间。     

高速转向架非线性与高铁车辆安全稳定性裕度

以高速轮轨关系空间为边界条件,分析高速转向架的非线性稳定性、拖车构架点头迟滞非线性和抗蛇行高频卸荷机制,并根据实践经验将提高高铁车辆稳定性裕度的主要途径归纳为2种抗蛇行模式,即大阻尼抑制蛇行和抗蛇行吸能频带.但大阻尼抑制蛇行将带来降低车体横向平稳性和恶化轮轨磨耗等诸多负而影响.因此,针对构架振动报管等高铁应用的新问题,提出基于抗蛇行吸能频带的安全稳定性裕度调控方案,并在台架试验基础上制订了抗蛇行软约束的积极对策,仿真预期结果表明其完全可以保障380 km·h<'-1>运营速度下高铁车辆的安全稳定性裕度.     

抗菱刚度对货车安全运行的影响及检修建议

以装用转8A型转向架的罐车为分析对象，介绍了影响三大件式转向架抗菱刚度的因素，结合动力学计算模型，分析计算了抗菱刚度数值对该转向架车辆蛇行运动规律和安全运行的影响趋势，为保证现有货车的安全运行提出了检修建议。     

转向架横向悬挂刚度对直线高速货车脱轨的影响

应用２９个自由度的车辆动力学模型研究直线轨道上较高速度货车脱轨的问题。文中探讨了通过改变转向架悬挂刚度来提高直线路上较高速度货车脱轨稳定性的可能性，通过计算得出轮对蛇行运动的分叉图。     

车辆技术的最新研发成果

在2018—2019财年,日本铁道综合技术研究所(RTRI)进行了近300个项目的研究。其中有48项涉及到铁道车辆技术,涵盖提高列车运行速度、改善乘坐舒适度等范围广泛的实用领域,车辆的运行稳定性和可靠性等应用研究,以及导致车轮磨耗机理的基础研究。文章阐述了研究中的3个科目,即"转向架蛇行运动稳定性的评定"、"既确保运行稳定性又确保曲线通过性能的主动转向架构架导向系统"和"基于轴箱与评定点之间的传递特性,根据运行状况预测转向架振动的技术"。     

车辆在试验台与实际线路上蛇行运动特性的比较

比较了对一个转向架的半车体在试验台上测试的蛇行运动特性和对两个转向架的全车体在现场实测的蛇行运动特性，指出在试验台上和实际线路上车辆的动态特性是存在一定差别的。     

高速动车组横向稳定性问题研究

高速动车组的横向稳定性关系到旅客的乘坐舒适度甚至安全性。总结多年以来的高速铁路运用经验,通过理论研究、仿真分析和运用试验等,研究了高速动车组横向稳定性问题的产生原理、影响因素和解决措施。经分析可得,抗蛇行减振器动态刚度等参数对车辆横向稳定性影响较大;车轮踏面磨耗后,在局部线路位置与不饱满轨头匹配不良是引起转向架高频蛇行振动的主要原因,通过定期维护车轮和钢轨状态,可以有效改善这一问题。     

动车组车辆车下悬吊设备线路振动特征分析

高速列车刚柔耦合振动会引起车下悬吊设备的剧烈运动。介绍了高速动车组车辆悬吊设备以及质量调谐吸振理论。根据试验数据,分析了构架振动响应、车下设备振动响应,以及不同车速和线路对车下设备振动响应的影响。结果表明:正常路段构架横向振动加速度振动幅值较小,而蛇形激励路段构架横向振动主频为7.4 Hz。在振动水平正常时段,设备振动显著大于车体振动,设备频域振动特征主要为高频磁致振动,设备15 Hz以上的高频振动均未传递至车体。转向架蛇行激励时段,辅助变流器和车体耦合振动频率为7.6 Hz,设备和车体振动相位基本相同。运行速度增大时,车下设备振动增强,线路条件对车下设备振动也有重要影响。     

现代轨道交通车辆的空气弹簧悬挂技术

介绍空气弹簧系统的构成、作用原理和技术发展。根据空气弹簧特性对转向架进行了分类。指出高柔性空气弹簧是无摇枕转向架二系悬挂装置的关键技术，其横向性能对车辆运行的平稳性有决定性的作用，并对蛇行运动稳定性有重要影响。提出了高柔性空气弹簧的改进和研制方向。