车辆振动加速度响应分析的速度—频域方法

为直接从车辆振动加速度响应中提取车辆特性和车辆激励特性,引入车辆速度参量,构成系统响应—特性—激励关联方程组;由空间输入功率不变的物理特性得到并论证车辆激励特性随车辆速度变化的频域数值规律:激励频率与车辆速度成正比,随机激励加速度等效功率谱与车辆速度的3次方成正比,周期激励加速度等效功率谱与车辆速度的4次方成正比;车辆特性随车辆速度变化较小,即使发生蛇形,只要振动传递路径不发生变化,轮对以上部件间的振动传递关系也基本与车辆速度无关.据此,给出车辆加速度响应分析的速度—频域方法,通过对速度—频谱和速度—名义传递三维图中基本不随车辆速度变化、随车辆速度线性变化和高速低频区突变3类局部峰值的识别,实现对系统响应—特性—激励关联方程组的工程求解.运用结果表明:该方法有效实现了车辆特性与车辆激励的解耦及耦合分析.     

制动工况下“站桥合一”客站纵向动力研究

为研究高速列车制动对"站桥合一"客站纵向动力响应的影响,利用自主研发软件TTBLS-DYNA建立列车-轨道-客站耦合系统纵向动力模型。分别采用有限元方法建立轨道-客站三维空间模型,采用刚体动力学方法建立车辆纵向动力模型。依据动车组的制动减速度特性曲线,通过数值积分方法求解车辆和客站耦合动力方程,进行耦合系统纵向动力响应分析,并以天津西客站为例进行车-站纵向耦合振动分析。研究结果表明:高速列车站内制动对客站结构纵向动力响应影响较小,列车停车瞬间轨道层及高架层纵向位移及加速度达到最值;双线反向制动工况下客站各层结构纵向位移及加速度较单线制动小;车致振动沿楼层高度方向传递过程中,振动加速度逐渐衰减,屋顶层加速度最小;客站各层纵向位移及加速度最大值均随列车制动级别的增大而增大,轨道层加速度最大值增幅最为显著。     

高速动车组电空制动系统试验台

中国铁道科学研究院建设了高速铁路系统试验国家工程实验室高速动车组制动系统试验室,这是一个具有国际先进水平的高速动车组制动系统试验研究和创新平台,实现对300～500km/h高速动车组制动系统及关键部件的研究性试验、性能试验和可靠性试验。高速动车组电空制动系统试验台是试验室的重要组成部分。试验台围绕高速动车组制动系统的发展方向和关键技术,可以进行高速动车组微机控制直通电空制动系统的匹配特性试验、系统联调试验和测试验证。还可以进行高速动车组制动系统关键气动部件和电气部件的性能试验、可靠性试验及测试验证。     

高速动车组半主动横向减振系统研制

为提升高速动车组在既有客运专线和高速线路之间跨线运行时的车辆运行稳定性和乘客乘坐舒适性，文章基于H∞控制设计研制了一种半主动横向减振系统，该系统主要由控制器、减振器、车体加速度传感器、活塞位移传感器组成。为了验证半主动横向减振系统的性能，将其搭载于某高速动车组进行整车滚振试验，通过施加武广线路谱和胶济线路谱激励，测试车辆在不同速度级下的车体横向振动控制效果。试验结果表明，半主动横向减振系统可以有效衰减车体的横向振动，尤其是0.5～3 Hz的低频振动，幅值可衰减50%以上。     

轮轨激励下高速列车齿轮箱箱体振动特性分析研究

齿轮箱装置作为高速动车组牵引系统的重要传动设备,在运用过程中承受来自于轮轨激励的冲击作用。为探索高速列车齿轮箱箱体在轮轨激励下的振动特性,在武广客运专线对箱体进行线路试验,获得箱体在新轮和磨耗轮2种状态下的振动特性,并通过加速度幅值谱和定义等效加速度幅值的方法对比分析振动信号。试验结果表明,箱体在列车磨耗轮状态下的加速度振动幅值要低于新轮状态,其中横向、垂向振动幅值分别降低50%和67%,一定程度的磨耗改善该型箱体的振动特性;应用等效加速度幅值法获取箱体不同部位之间的振动关系,数据分析结果验证该方法的有效性和适用性。该研究对确保高速列车传动系统运用安全和箱体新型结构的设计提供参考。     

转向架颤振的分岔特性分析

通过引入摩擦力与速度关系的近似非线性数学表达式,推导制动工况下机车车辆转向架制动块颤振的分段非线性数学方程.利用Runge-Kutta-Fehlberg(RK45)法,定量分析与研究方程解的性质和制动块颤振的非线性响应,给出随初始速度变化的时间位移曲线、相图和动态分岔图;分析机车制动时振动特性与闸瓦的质量、摩擦特性以及支撑部件刚度等因素的关系.特性分析表明当速度小于0.218 9 m·s-1时系统会出现严重的自激振动,自激振动最大位移随着临界速度的增大而剧增;当速度增大到0.219 6 m·s-1时,系统出现Hopf分岔,从平衡点处分岔出稳定的极限环,振动的幅值较小;当速度大于0.219 6 m·s-1时临界速度对振动的最大位移影响较小,最大位移缓慢地增加.     

高速动车组制动夹钳单元运行振动分析

制动夹钳单元是制动系统的重要组成部分。制动夹钳单元的性能影响到高速动车组行车安全。本文通过对在武广、京沪高铁上进行的夹钳振动试验数据的分析,对夹钳单元各主要部件的振动形式进行研究。研究明确了夹钳单元各主要部分的振动特性,并着重针对卡簧在运行中的振动情况进行仿真分析和试验结果比对。通过本文研究,对夹钳单元的振动特性有了更深入的了解,为夹钳单元的设计、改进提供了依据,以更好地保障动车组制动系统安全、可靠。     

高速动车组齿轮箱体振动特性研究

齿轮箱作为高速动车组走行部动力源的关键部件,其振动特征是转向架振动传递的关键难题之一.通过对比A和B不同形式的2种齿轮箱,分析不同测点相对于轴箱激励输入的振动传递特性,列举这2种齿轮箱在相同运行工况下、不同测点的垂向加速度频域振动特性.在高频响条件下,对齿轮箱B进行振动特征测试,得到轴箱到齿轮箱的振动传递特性,指出高频啮合频率特性在箱体振动中影响较大,为提升齿轮箱的质量提供参考.     

高速动车组电制动失效分析及改进措施

为降低高速动车组电制动失效的故障率,首先对高速动车组电制动的控制原理进行分析,根据典型故障数据分析及现车测试,确定电制动失效原因;其次,分析在牵引和制动工况下电制动失效对车辆的影响;最后,通过调整牵引控制单元(TCU)控制软件中的网压限制电制动力输出参数,提高电制动的可靠性。     

高速列车传动系统机电耦合仿真与分析

基于直接转矩控制理论和车辆系统动力学理论,综合考虑了车辆传动系统电气特性和机械特性,建立全速度下高速列车机电耦合仿真模型。针对某高速动车组3种动力学模型进行仿真分析,研究传动系统对于车辆动力学的影响。仿真结果表明:有传动系统的车辆与无传动系统的车辆相比,车辆临界速度有所降低,运行安全性和平稳性指标都有所偏大;车辆在高速运行条件下,与无传动系统的车辆相比,有传动系统的车辆构架以及车体横向、垂向的振动加速度幅值都有所增大,特别是构架变化最为明显;由于传动系统的存在,构架与传动系统在诸多频率范围内发生耦合,致使构架的振动加强;驱动力对车辆动力学基本没有影响。     

不同速度条件下高速铁路动车组振动响应和平稳性分析北大核心

动车组车体振动加速度是表征车辆运行状态的重要参数,也是评价车辆平稳性的关键指标。本文基于实车试验和仿真计算数据,研究不同速度条件下动车组车体振动加速度分布及时频域响应特征,得出了车体振动加速度和出现频次之间的函数关系,获取了轮对周长、轨道板长度、简支梁跨度等车体及线下基础设施周期性不平顺激励引起的车体振动响应与动车组运行速度的相关性特征。通过平稳性分析,得出了动车组平稳性和舒适度指标随动车组运行速度提升的变化规律。研究成果可为线路全程舒适性评估和线路方案优化提供支撑。     

高速动车组传动系统异常振动问题研究

针对高速动车组出现的车辆异常振动问题,聚焦故障出现的位置,分析引起异常振动的因素。通过振动传递路径分析、车辆振动测试、振动数据处理及故障零部件分解检查,找到异常振动根本原因。因动车组牵引传动系统零部件出现缺陷,导致转向架在正常运行过程中出现异常振动,并通过悬挂系统传递到车体,引起车体异常抖动。     

高速动车组列车异常振动问题研究

研究某高速动车组列车异常颤动的实际问题。从试验、研发设计的角度出发,测试车轮踏面磨耗、多边形,悬挂系统振动传递,分析车下设备振动情况,车体和设备、座椅之间的模态匹配等对车辆振动性能的影响,全面阐述了车辆异常振动的分析解决方法、思路。通过试验测试数据寻找车辆异常振动的根本原因,通过分析多工况下车体的模态振动以及车体与车下吊挂设备、座椅的耦合模态振动,探讨修改座椅减振器参数对车辆消除颤振的作用。研究结果为指导车辆结构优化和运用维护提供理论依据。     

不同车辆-轨道垂向动力学模型功率流传递特性研究

基于4种不同精细化程度的车辆-轨道垂向动力学模型,利用解析方法建立了形式统一的系统相邻部件间功率流传递函数,给出了车辆一系悬挂、二系悬挂、轮轨间以及钢轨和轨枕间的振动功率流传递特性,分析模型的精细化和弹性化对于各部件间功率流传递特征的影响。以精细化程度最高的模型为研究对象,讨论车辆悬挂参数和部件惯性参数的改变对部件间功率流传递特征的影响。结果表明,简单模型能够较为真实地模拟车辆低频传递特性,但对中、高频传递特性的表达与复杂精细模型相差较大;位于激励源附近位置的轮对和钢轨,在其固有频率附近的振动能量往往具有较强的传播性;簧下质量的变化对轨枕至道砟的传递特性的影响最为明显。     

高速动车组噪声源与传递路径分析

介绍高速动车组声学性能、各系统之间相互作用关系及噪声源分类,分析车辆自身噪声产生的机理以及各声源的贡献与总响应关系,通过对高速动车组声源噪声传递路径识别及车体、转向架区域噪声传递试验研究,总结转向架区域噪声变化的5项规律,提出对高速动车组噪声进行系统分析、统筹规划、分区域治理的观点。     

高速动车组碰撞安全性研究

2011年7月国内发生了两列动车组追尾碰撞事故。基于多体动力学理论,运用SIMPACK软件建立了两列高速动车组多体系统动力学模型。采用数值方法对两列8节编组动车组碰撞过程进行了分析和研究。获得了不同速度碰撞工况下列车各车辆的冲击加速度、各个碰撞界面冲击力、碰撞行程、各轮对轮重减载率等参数的变化规律,实现了对高速动车组不同碰撞工况下安全性评估。结果表明,列车以较低速度碰撞时,钩缓装置和吸能结构可保护车厢主体不变形;当碰撞速度较高时,车厢主体受到破坏,乘客空间遭到侵入,且列车安全性指标超过相应限定值。     

动车组司机室地板异常振动问题分析

以某型号高速动车组为研究对象,分析司机室地板异常振动问题,通过线路跟踪测试,获取了司机室地板结构异常振动的具体特性;基于车辆振动传递特性和振动相关性分析方法,对可能引起地板异常振动的轮轨和传动系统传递路径分别进行了研究;结合车轮踏面外形及车轮不圆度测试,分析了地板结构异常振动产生的根源;提出了相应的控制措施。研究结果可用于指导动车组车辆局部振动问题的解决和优化改进。     

潮湿工况影响高速动车组制动摩擦性能试验研究

高速动车组制动摩擦副的摩擦因数在雨天或湿润的环境下存在衰退的问题,直接影响到轨道车辆的运行安全。随着我国广泛开行速度超过300 km/h的动车组,潮湿工况下制动盘的性能研究越来越受到人们的重视。现首先采用1:1制动动力试验台对高速动车组制动盘潮湿工况下的摩擦性能进行了测试研究,比较了干燥和湿润两类工况下制动盘摩擦性能的异同。潮湿工况对制动盘的摩擦性能的影响较为复杂:潮湿工况下平均摩擦系数存在着明显的下降且波动更加明显;制动压力对于平均摩擦系数的影响有限,但在较高制动初速度和潮湿工况下,较低的制动压力却可以有较高的平均摩擦系数。最后分析了潮湿工况的各种影响因素,并提出了潮湿工况下制动系统的控制策略。     

高速动车组车端内风挡动力学特性试验研究

开展高速动车组内风挡动力学特性研究是改善车端连接系统动力学性能的重要内容。首先,介绍了高速动车组车端内风挡系统,并采用模态试验的方法获得内风挡固有振动特性。其次,基于350 km/h速度等级高速动车组进行实车线路试验,对内风挡与安装框架进行了振动测试,对比分析外风挡有无间隙条件下内风挡与车端连接系统之间的动态关系。研究表明,高速动车组内风挡结构的前8阶固有振动频率之间数值接近,使得内风挡振动的主频范围增大,易受列车运行过程中的宽频激扰引发弹性共振。当列车外风挡无间隙时,内风挡结构在风挡框架的宽频振动激励下其多阶固有频率被激励,产生接近固有频率的弹性共振;当列车外风挡之间存在间隙时,空腔内压力变化频率使得内风挡产生强迫振动。研究可为内风挡疲劳寿命以及内风挡结构动力学性能设计提供参考。     

基于多工况ANFIS模型的高速动车组运行速度控制

高速动车组运行环境复杂多变,其运行过程需在牵引、制动和惰行工况中多次切换,难以建立有效的控制模型实现动车组安全、正点、高效运行。借鉴ANFIS在复杂系统建模的优势,结合动车组牵引/制动特性曲线和实际运行数据,建立高速动车组运行过程多工况ANFIS模型,设计相应的动车组运行速度控制器。与基于全局ANFIS模型和基于线性多模型的控制对比试验表明:基于多工况ANFIS模型的高速动车组运行控制具有更高的精度和控制效果,保障了动车组在各种工况下的安全运行。