轮对系统随机动态分叉研究

运用随机平均法对轮对系统的随机分叉行为进行研究,对比亚临界和超临界分叉2种典型轮对系统随机动态分叉的差异,分析动态分叉与Hopf分叉的区别,定义全局随机临界速度,提出新的失稳判定方法。结果表明,随机激扰对轮对系统的稳定性影响很大,在随机激扰的作用下,轮对系统的临界速度会随着随机激扰的强度增大而显著降低,当轮对仅受轨道随机激励时随机激扰对稳定性的影响不大,但遇到大风等强激扰环境时,随机激扰的影响将不可忽视。随机动态分叉点对应的速度可作为全局随机临界速度,且最大Lyapunov指数法可作为新的失稳判定方法。     

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。     

基于轮轨接触分析的广义横向不平顺研究

铁道车辆在轨道几何不平顺激扰作用下会产生车体晃动，严重时影响乘坐舒适性和行车安全。对车辆晃动问题进行深入研究后，发现除了传统定义的轨向、高低、轨距等轨道几何不平顺之外，诸如钢轨不均匀磨耗、轨底坡变化等其他形式参数的改变也会对车辆系统产生激扰，造成车辆异常晃动。为研究钢轨廓形变化等因素对车辆系统的激扰作用，将轮轨系统视为整体并进行轮轨接触分析，基于对轮对平衡位置的研究，提出了考虑多种激扰综合作用下广义不平顺的定义以及定量计算方法。基于该方法可量化分析不均匀磨耗和轨底坡变化等因素对车辆的激扰，解释并指导解决部分类型车辆异常晃动问题。     

双层客车横向动力性能的研究

作者根据我国新双层客车的结构特点，建立了横向动力性能的数学模型，校核了车体在弹簧上的倾覆稳定性，分析了车辆以不同速度通过道岔及渡线时的车体横向移动量、脱轨系数和轮重减载率。同时还估测了在线路不平顺的激扰下双层客车的随机响应。计算结果表明，新双层客车不仅满足运行安全的要求，而且具有良好的平稳性能。     

车辆动力学系统横向稳定性的鲁棒性分析

用不确定多自由度动力学模型描述高速车辆动力学系统，以多自由度线性系统的鲁棒稳定性分析方法为基础，考虑独立参数摄动和非线性不确定性，应用李雅普诺夫稳定性理论导出了系统的横向稳定性条件，并应用该方法分析了一个承受不确定悬挂的车辆轮对的鲁棒稳定性实列，给出了稳定参数域。     

弹性轮对车辆-轨道垂向耦合系统动力学研究

建立了弹性轮对车辆－轨道垂向耦合系统动力学模型，推导了弹性轮对车辆－轨道垂向耦合系统振动微分方程。通过输入脉冲型激扰，对弹性轮对车辆－轨道垂向耦合系统进行了轮轨力及轮轨接触应力的动力学仿真，并与刚性轮对车辆的计算结果进行了比较和分析。     

铁路货车通过曲线轨道时的非线性运动稳定性研究

根据直线轨道上非线性车辆系统蛇形运动的极限环和曲线轨道上车辆的动态特性,给出曲线轨道非线性车辆系统蛇形运动的极限环,并计算出货车的非线性临界速度,分析曲线半径和外轨超高对货车非线性临界速度的影响。结果表明:在大锥度、横向位移激扰、轮对冲角等因素的作用下,货车轮对在曲线轨道上易出现蛇形失稳,并且在蛇形失稳时轮对的横向振荡剧烈,蛇形波长为3.6 m;与直线轨道上的极限环不同,曲线轨道上非线性车辆系统相对轨道中心线而言,具有2个稳定的极限环;当重载货车空车通过半径600 m、超高55 mm曲线轨道时,其非线性临界速度为76.4 km.h-1,低于直线轨道上的临界速度,说明曲线轨道的半径和外轨超高对车辆非线性临界速度有明显的影响,而且半径和超高越大,临界速度也越高,但当半径和超高增加到一定程度,临界速度不再随之增长。     

轨道局部指数衰减型动态不平顺对机车动力学响应影响

基于车辆系统动力学理论,通过MATLAB软件模拟局部指数衰减型动态不平顺作为外部激扰输入,运用SIMPACK多体动力学仿真软件,分析了不同行车速度下不平顺的幅值对机车的轮轨动力响应的影响规律。分析结果表明:该局部激扰会使机车轮轴横向力、轮重减载率、横向振动加速度3个指标发生较大恶化;轮重减载率和轮轴横向力会出现同步的同频率同幅值的发散收敛;不平顺幅值的增加或者行车速度的增加都会不同程度地加剧3个指标的恶化。     

车辆运动稳定性试验台试验及与线路试验间误差分析

根据车辆试验台试验轮／轮接触有别于线路的轮／轨接触，具体分析了在车辆运动稳定性试验时，试验台试验与线路试验之间的判别并以１６０ｋｍ／ｈ准高速客车为是机车内燃在损工况监测与进行数学寞和稳定性分析，通过试验验证，该建模和计算方法正确，在此基础上，进行了车辆不同悬挂参数下试验台稳定结果的误差分析。     

非线性随机时滞系统的部分变元稳定性

研究了一类非线性随机时滞系统部分变元的稳定性，利用比较原理给系统部分变元的随机指数稳定，随机指数P稳定，依概率稳定，依概率渐近稳定，P阶均值稳定的判别准则。     

客运专线列车轮对内侧距选择的研究

首先介绍了国内外关于轮对内侧距对机车车辆动力学性能和轮轨关系影响方面的部分试验研究结果，重点以我国既有线固定辙叉道岔为例，从是否计入测量位置对轮缘厚度的影响，分析不同轮对内侧距通过道岔有害空间的问题，并就轮对内侧距变化后对机车车辆运动稳定性的影响开展滚动台试验研究，对轮对内侧距的影响进行综合分析，为我国客运专线列车轮对内侧距的选择提供参考。     

铁道车辆空气弹簧垂向动态特性分析方法的研究

应用空气动力学、工程热力学理论,推导空气弹簧垂向动态特性分析的数学模型,经过试验验证模型的正确性。分析装有固定节流阀空气弹簧对正弦激扰的减振性能。通过多种方案节流孔直径的空气弹簧对于不同幅值激扰的振动位移传输率的分析,确定了TY550型空气弹簧固定节流阀对于不同幅值激扰的最优取值范围,得出固定节流阀节流孔直径选取的原则是对于小幅值激扰应选取较小值,而大幅值激扰则应选稍大一些的值。     

车辆系统非线性运动稳定性研究

本文通过确定点映射的不动点稳定性，分析了车辆非线性系统的周期运动稳定性。给合实例，采用数值积分方法，得到非线性车辆系统的运动极限环，讨论其稳定性，分析了极限环图的稳定域，并就车辆系统非线性运动分叉现象进行了探讨。     

旁承刚度和阻尼对铁路罐车车辆性能的影响

通过对铁路罐车稳定性、曲线通过性能,以及在AAR标准点头、浮沉和扭转、侧滚等激扰线路作用下动力学性能的仿真计算,分析了旁承刚度和阻尼对罐车车辆动力学性能的影响。计算结果表明,在车辆回转阻力矩相近的情况下,旁承刚度对车辆稳定性的影响不明显;在扭转、侧滚激扰线路条件下,装用不同刚度旁承的车辆共振区域略有不同;总体上,采用设有阻尼的小刚度旁承对车辆运行性能有明显改善。     

轮对扁疤动态冲击激励对车辆垂向振动特性的影响

在轨道车辆高速运行过程中,由于紧急制动或者轮对打滑空转等原因造成的踏面局部擦伤和剥离统称为轮对扁疤。基于计算多体动力学和轮轨接触理论,建立了考虑扁疤冲击的动车组动力学模型,模拟车辆的动态响应特性。在该模型的基础上研究了高速列车轮对新旧扁疤以及几何尺寸对车辆系统动态行为的影响,给出不同速度下车体、构架、轴箱垂向振动等振动状况,确定高速行车条件下轮对扁疤对动力学性能的影响。结果表明:轮对扁疤对高速动车组轮轨接触及轴箱垂向激扰有着极大的影响,在轮对扁疤作用下,轮轨冲击和轴箱振动情况比正常轮对情况要严重得多;另一方面由于一系钢簧和二系空气弹簧低频滤波作用的存在,削弱了扁疤振动激扰对构架和车体的影响。     

跨坐式单轨车导向轮稳定轮预压力研究

介绍了跨坐式单轨车转向架的工作原理,并依据浮心理论及动力学仿真分析得出跨坐式单轨车导向轮、稳定轮的预压力对保证单轨车的运行安全性、稳定性具有十分重要的作用。通过仿真研究了车辆在通过不同曲线半径时预压力的大小对车辆运行性能的影响,提出了确定导向轮和稳定轮预压力大小的方法。     

丫髻沙大桥主桥非线性分析

模拟计算丫髻沙大桥拱桥施工全过程的稳定性和几何非线性 ,比较两种不同的钢管混凝土浇灌顺序对该大桥结构稳定安全的影响 ,得出各个施工阶段稳定安全和非线性影响系数 ,分析计算结果为大桥顺利施工提供了理论指导     

重载线路钢轨波形磨耗成因研究

对钢轨波磨成因理论和我国重载线路钢轨波磨的特征进行了总结，发展了一个适用于波磨成因分析的轮轨空间耦合振动模型。以轮轨间磨耗功为研究对象，发现了钢轨波磨是由一定条件下，轮轨系统垂向振动、轮对扭转振动和弯曲振动发生自激及交叉激扰形成的粘滑振动所致。同时发现了粘滑振动具有多种型态，且与不同的波磨特征相对应的，并列举了四类粘滑振动。综合多种现有滤磨成因理论，建立了“轮对粘滑振动－钢轨不均匀磨损”的成因理论     

高墩部分斜拉桥非线性稳定分析

论述了高墩结构的两类稳定问题,在考虑了几何非线性和材料非线性的基础上,结合仙神河斜拉桥的工程实例,利用大型通用有限元程序ANSYS,选取各种单元建立有限元模型,对比分析了该部分斜拉桥在最高裸墩状态和最大悬臂状态下的稳定性。通过计算分析可知,高墩结构的非线性影响很大,考虑非线性影响的稳定分析对于指导工程实践具有更好的实际意义。     

基于CRH5型高速动车组车辆的轮对动态特性与等效锥度关系初探

为探索轨道随机不平顺激扰条件下高速轮对动力学特性与其等效锥度的关系,采用CRH5型动车组车辆悬挂参数进行车辆动力学计算,分析车轮踏面锥度对车辆平稳性的影响,研究过大的轮对滚动圆半径差能否使车辆在高速通过大半径曲线时发生蛇行现象,并利用LMA型面分析等效锥度与轮对动态横移及轮对恢复对中能力的关系。结果表明:过低的踏面锥度不仅会使轮对动态横移量增大,无益于临界速度的提高,反而会削弱轮对恢复对中能力;合理的踏面锥度应该与轨底坡相匹配,等于或略大于轨底坡。过大的轮对滚动圆半径差可能会激发轮对蛇行。因此,高速轮对等效锥度应兼顾轮对动态横移与恢复对中能力,以确保轮对动态特性的稳定。