影响转K6型转向架动力学性能的2个主要因素分析

采用动力学仿真分析和线路动力学试验相结合的方法,研究一系橡胶垫定位刚度对转K6型转向架运动稳定性的影响。采用实验室实验和线路动力学试验相结合的方法,研究侧立柱磨耗板与斜楔摩擦副的匹配对配装转K6型转向架车辆垂向振动加速度的影响。结果表明,转K6型转向架每轴箱橡胶垫的纵、横向刚度应分别在14 MN/m1、2 MN/m以上时方能满足转K6型转向架最高商业运营速度的要求。装用高分子复合材料主摩擦板的ADI组合式斜楔与T10钢立柱磨耗板摩擦副具有较优的摩擦磨损性能,较理想的摩擦系数和良好的动力学性能,建议转K6型转向架摩擦减振装置的摩擦副采用装配高分子复合材料主摩擦板的ADI组合式斜楔对T10钢立柱磨耗板的方案。     

城际铁路桥上纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数研究

为研究城际铁路纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数取值,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立客车-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对桥上无砟轨道系统动力响应的影响规律,并基于层次分析法,对桥上无砟轨道系统动力特性进行综合评价。结果表明:随着扣件系统刚度增大,钢轨垂向位移减小,车体振动加速度、轮轨垂向力、轮重减载率和桥梁振动加速度均增大;随着扣件间距的增大,轮轨垂向力减小,车体振动加速度、轮重减载率、钢轨垂向位移和桥梁振动加速度均增大;综合考虑轨道变形以及工程造价,建议扣件系统刚度为50～80 kN/mm,扣件间距为0.6～0.7 m。     

斜楔摩擦减振器建模及动力学分析

斜楔摩擦减振器是三大件转向架关键部件之一,对车辆动力学性能具有重要影响。基于传统简化方法只考虑斜楔垂向一维运动及基于相对摩擦系数斜楔减振性能评估的缺陷,构建斜楔空间受力的动力学方程。以此为基础,在SIMPACK软件中建立了能分析斜楔摩擦减振器动态作用的多体动力学计算模型。模型将斜楔作为一个具有6个自由度的刚体;斜楔主、副摩擦面各等分为4个接触区域,每个区域设置1个平面-平面接触对;摇枕弹簧和减振弹簧按实际位置和参数作用于斜楔和摇枕。用典型例题进行分析计算,研究结果表明:多体动力学模型相对摩擦系数的计算结果与传统简化方法的试验结果相吻合;模型能模拟斜楔的真实运动,能反映斜楔垂向、横向减振作用;揭示了斜楔对转向架抗菱刚度具有摩擦滞环特性,以及这些作用内在的力学原理。     

ZMC080型转向架动力学分析及应用

依据动力学分析理论,结合仿真试验分析方法,模拟了ZMC080型转向架在使用过程中的边界条件,仿真计算了蛇行临界速度、平稳性、脱轨系数和轮重减载率。基于仿真分析的基础上,在实际线路上对ZMC080型转向架的动力学性能进行测试,验证了脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、横向加速度、平稳性等指标均满足标准及设计要求。     

基于BP神经网络的转向架斜楔参数优化

斜楔是货车转向架重要的减振元件，基于力学分析推导斜楔参数与斜楔垂向、纵向、横向及抗菱等效作用的解析关系式，根据关系式建立便于优化斜楔参数的斜楔等效模型，在考虑部件柔性的C70E货车刚柔耦合模型中建立斜楔各向等效力元模拟斜楔作用；该斜楔处理方法下货车模型的振动模态特征和临界速度均与实际接近。据此方法，计算266组不同斜楔参数下车体垂向及纵向加速度响应；并利用遗传算法优化的BP神经网络，建立斜楔参数与车体加速度的关系模型。以此为基础，运用遗传算法寻找使车体加速度最小的斜楔参数。通过建立的货车模型，验证与原始参数相比，优化参数下车身垂向和纵向加速度均有所下降，提升了转向架的减振性能；货车的脱轨系数与轮重减载率也有所下降，提升了货车的运行性能，表明该优化方法对斜楔理论设计有一定的指导作用。     

变摩擦转向架斜楔等效刚度计算及应用

斜楔减振器是三大件转向架极其重要的元件,斜楔提供的各向等效刚度对货车的动力学性能及减振性能有重要影响.为了分析斜楔等效刚度作用,根据力学原理对斜楔进行准静态分析,研究摇枕、侧架和斜楔三者的受力情况及位移关系,得出斜楔提供的垂向刚度、横向刚度、纵向刚度以及抗菱刚度的解析表达式.运用Abaqus有限元软件建立转K6转向架模...     

极寒状态下扣件胶垫刚度温变特性及影响研究

以莫喀高铁为工程背景,以WJ-8型扣件胶垫为对象,测试胶垫静刚度随温度降低的变化,分析胶垫刚度的温变特性;建立车辆-轨道垂向耦合系统动力学模型,分析在-48℃和20℃两种温度下胶垫静刚度对高铁列车以400 km/h的速度运行所产生的动力响应的影响规律。结果表明:轨下胶垫的刚度随温度降低而增大,-48℃时的静刚度相比20℃时增幅51.1%;不同环境温度下,车辆运行平稳性受到影响较小而轮对垂向振动加速度受到影响较大;低温条件下垂向轮轨力和轮重减载率较常温时前者增幅8.19%而后者增幅达14.13%;因在-48℃低温条件下轮重减载率已接近于限值,为保证车辆运行安全性,建议采用耐低温类型的扣件胶垫。     

基于虚拟激励法的轨道车辆垂向振动响应分析

针对传统的随机振动分析方法计算复杂、计算量大的问题,提出采用虚拟激励法求解轨道车辆的垂向振动响应,建立某型车辆的垂向动力学模型,求解车辆的垂向振动响应并验证模型的正确性.与传统求解方法的计算结果比较表明,虚拟激励法适合于求解车辆的垂向振动响应,并且计算简单.在频域内对车辆垂向振动响应的分析表明:随着车辆运行速度的提高,车体、前后转向架以及一位轮对的垂向加速度的功率谱密度和振动主频均增大,轮对的垂向振动经一系悬挂传到转向架,再经二系悬挂传到车体,其振动频率f降低,振动幅值迅速减小,传到车体上时振动已变得很弱;f＞5Hz时,车体、前后转向架和一位轮对垂向加速度的功率谱密度均随着一系阻尼器两端橡胶节点刚度与一系弹簧刚度比值的增大而增加,尤其是车体和前后转向架的垂向加速度的功率谱密度变化更为明显,因此降低橡胶节点的刚度有利于提高车辆运行的平稳性.     

考虑弹性车体的轨道车辆转向架悬挂参数多目标优化设计

以某地铁列车头车为研究对象,采用有限元软件HYPERMESH,ANSYS及动力学软件UM,建立考虑弹性车体的车辆—轨道刚柔耦合系统动力学模型;通过对比相同工况下车辆刚柔耦合模型和多刚体模型,研究车体的弹性振动对车辆平稳性的影响;在此基础上,采用多学科优化软件Isight,融合最优拉丁超立方试验技术、径向基函数神经网络代理模型技术和多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,以车体地板面上车辆横向、垂向平稳性指标为优化目标,以脱轨系数、轮重减载率、轮轨垂向力、轮轴横向力为约束条件,对转向架悬挂参数进行多目标优化设计。结果表明:当转向架一系弹簧水平和垂向刚度分别为1 446.663和1 556.253 kN·m~(-1),二系弹簧水平和垂向刚度分别为91.005和161.190 kN·m~(-1),一系垂向阻尼为12.970 kN·s·m~(-1),二系垂向和横向阻尼分别为22.807和19.497 kN·s·m~(-1)时车辆动力学特性得到显著改善,且车体前端、中部和后端垂向平稳性指标优化率分别达到8.849%,8.922%和10.038%。     

深圳地铁11号线橡胶弹簧浮置板轨道动力仿真及测试

深圳地铁11号线是国内首次采用橡胶弹簧浮置板轨道的地铁线路。为确保该种浮置板结构的安全性、检验其减振效果,有必要针对其动力学特性进行全面的仿真和测试。首先,通过模态分析、谐响应分析考察其固有频率、振动传递特性;然后建立车辆-轨道耦合动力学模型,对其减振效果、动态位移进行仿真模拟;最后通过实车测试,全面检测其减振效果、动态位移,以及轮轨力、脱轨系数、轮重减载率等各项动力学指标。相关理论分析及实测结果表明:橡胶弹簧浮置板固有频率为10. 5 Hz,可明显削弱频率在18 Hz以上的振动,其减振效果达13～15 d B,满足设计要求;轮轨垂向力、轮轨横向力均略小于同等条件下的普通整体道床;脱轨系数、轮重减载率均满足规范要求。以上理论研究和实践表明:橡胶弹簧浮置板结构安全、减振效果好,各项动力学指标优良,是一种较为理想的轨道减振设施。     

2B0动力车踏面外形对悬挂参数选配的影响

利用多刚体动力学软件SIMPACK,对锥形或磨耗形踏面的某2B0动力车进行了随机不平顺非线性时域响应分析,结果表明:该动力车仅按锥形踏面配置的抗蛇行减振器不利于踏面磨耗后的稳定性;新轮直接采用磨耗外形的动力车容易实现更高的稳定性。该动力车的横向平稳性对踏面外形比较敏感,垂向平稳性不敏感;对于不同踏面外形,二系横向减振器和一系、二系垂向减振器的卸荷特性对动力车平稳性影响的规律相似。合适的二系横向止挡间隙是保证良好动态曲线通过性能的一个重要因素。     

浮置板轨道结构对地铁车辆轨道耦合系统动力性能影响分析

以北京地铁6号线车辆为样本,研究了浮置板轨道对于车辆轨道耦合动力学模型的影响。建模时将浮置板轨道考虑成柔性体,用有限元实体单元建模,并利用模态叠加法进行求解。仿真后得出如下结论:与轨道不平顺引起的冲击相比,采用浮置板轨道后所产生的枕跨冲击、过渡冲击、轨道板冲击并不明显。车辆在浮置板轨道上行驶时,其竖向悬挂系统能够较好地降低轮轨的冲击力;轨道垫板刚度的主要影响是频率在60~150 Hz范围内的振动,对低频振动影响较小。随着轨道垫板刚度的变大,轮轨垂向力和轮重减载率逐渐变大,但其对轮轴横向力和脱轨系数影响很小,对车体振动几乎没有影响。轨道垫板刚度的主要影响是频率在10 Hz左右的轨道板的振动,对浮置板钢弹簧支承力的影响较小,即对路基的减振效果影响较小。     

空气弹簧转向架减振形式分析

目前,国内外空气弹簧转向架的垂向减振方式主要有3种:在空气弹簧本体和附加空气室之间设置固定或可变节流孔来提供阻尼的方式和单独设置垂向减振器方式。首先对这3种减振形式进行了等效模型分析,然后建立了动力学仿真模型,模拟了车辆在不同的线路条件下运行,计算其对低频、高频激扰的响应,并分析这3种减振方式的优劣。根据计算提出采取固定节流孔外加垂向减振器方式更适合我国的车辆运营状况和线路情况。     

列车系统运行平稳性研究

在车辆动力学模型的基础上,建立由3辆拖车组成的列车动力学模型。建模过程中考虑列车系统中存在的轮轨接触几何关系非线性、轮轨蠕滑率/蠕滑力的非线性、钩缓装置作用力的非线性以及车辆模型一、二系悬挂作用力的非线性等因素。研究车间连接刚度和连接阻尼对列车运行平稳性的影响。仿真结果表明,车间横向连接刚度和横向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响较大,而车间垂向连接刚度和垂向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响很小。在列车中的相邻两车之间安装横向减振器能够有效地提高列车的横向运行平稳性,并能够改善列车的垂向运行平稳性。仿真结果还发现,在转向架悬挂参数相同的情况下,单一车辆的运行平稳性指标大于列车的运行平稳性指标。     

基于空簧气动响应的高速列车交会动力学分析

空气弹簧的动态特性受其内部压力影响较大,为了更深入地分析动车组高速交会时的运行安全性,需要考虑空气弹簧在交会流场下的气动响应。将空气弹簧的气动流体力学模型与某型动车组的整车动力学模型相结合,以列车交会气动流场压力的时间历程作为空气弹簧与车体的外部激励,分析了动车组以不同车速交会时的动力学特性。研究结果表明,交会车速越高,空气弹簧的内压波动幅度越大;会车中车体的垂向平稳性优于横向平稳性;轮轨垂向力与轮重减载率受会车流场的影响较小,在会车时有较大的安全余量;当两车以450km／h车速交会时,空气弹簧内压波动可达30．78％,且轮轴横向力与脱轨系数会在车头鼻端通过观测点的瞬间超过安全限制,影响列车的运行安全性。     

水害条件下弹性道床垫减振轨道的性能研究

为研究弹性道床垫减振轨道在隧道遇水不利情况下的耐久性及稳定性,通过设计室内原型试验,测试分析泡水疲劳前后轨道结构部件的性能变化,并基于试验结果和轮轨系统动力学理论,分析泡水疲劳前后弹性道床垫减振轨道的减振性能变化规律。研究结果表明:(1)疲劳后轨道结构各部件功能保持稳定,该减振轨道具有良好的耐久性;(2)泡水疲劳试验前后,扣件系统的刚度变化率为1.40%,道床垫刚度变化率为5.95%;(3)弹性道床垫减振轨道具有稳定良好的减振性能,相比普通整体道床轨道结构,能够有效降低车体、轮对及钢轨在中心频率为40~60 Hz区间内的振动加速度级。     

WJ-7型大调量扣件地段轨道动力响应测试及分析

为了恢复线路平顺状态,某线采用大调量扣件调整轨面高程。通过对大调量扣件地段轨道动力响应测试结果分析,评价其使用效果。分析结果表明,各评价指标均在安全限值之内;轮轨水平力、轮重减载率等指标随列车通过速度增大而增大;增加扣件调高量对轮轨垂直力、轮轨水平力以及脱轨系数的影响较小,但钢轨轨底横向位移、轮重减载率有增大趋势;在曲线段采用大调量扣件会导致钢轨轨头横向位移、轮重减载率和脱轨系数明显增大,建议在曲线地段扣件调高量不宜过大。