基于模态连续追踪的铁道车辆车体低频横向晃动现象研究

基于Lagrange三次样条插值原理,给出不同速度下车辆系统模态频率的连续追踪方法,并对不同速度下轮对、转向架、整车系统模态进行分析及变化规律的研究,根据模态阻尼异常变化前后相应模态的耦合振动特征,探讨铁道车辆车体低频横向晃动时的阻尼跳变现象及机理,提出基于振型相似度的车体低频横向晃动判定指标。结果表明,本文提出的模态追踪方法能够稳定、准确追踪车辆系统各阶模态;轮对模态频率接近车体模态频率是出现车体低频横向晃动的必要非充分条件,轮对模态与车体模态间的振型切换是车体低频横向晃动的本质原因;将振型相似度作为车体低频横向晃动的判定指标是合理、有效的。     

动车组车体菱形模态优化方案研究

随着动车组速度的提升,模态对车体的影响越来越显著。对某型号动车组车体进行结构优化并进行整车模态分析,提升整备状态下动车组车体一阶整体模态频率。提升目标为高于10 Hz,以减少动车组车体在服役环境下发生异常抖动问题的频次。研究表明,车体客室设置内端墙在车体轻量化设计和模态提升两方面均有明显优势,最终推荐的内端墙优化方案可以使整备车体一阶整体模态频率高于10 Hz。     

机车车体第一阶模态的研究

建立了机车车体结构特征的分析用模型，包括机车活动顶盖参与或不参与承载的2种情况。用不同的单元将结构离散，计算了结构的振动模态。对第一阶模态的振型作了分析比较，并以SSTD电力机车车体为例进行了有无顶盖时的模态计算，说明顶部刚度对车体第一阶模态振型的影响。     

时速350 km双层动车组相关技术参数对车体模态的影响

以某时速350 km、16辆编组的双层动车组为研究对象,考虑车辆平衡对车辆布局进行优化,并对动车组除车体外的其他部件进行轻量化设计。建立车体有限元计算模型,采用控制变量法分析车体相关部位参数变化对车体模态的影响,优化车体结构,确定车辆整备状态下的模态频率。结果表明,通过合理的列车布局方案及编组形式,相比于16辆长编组单层动车组,双层动车组的定员可提高31.8%;通过对动车组其他部件质量进行有效控制,质量降低2.4 t;车辆整备状态下菱形模态振动频率可达10.318 Hz。     

高速动车组低频周期性晃动问题分析与诊断

高速动车组同一车厢的两个转向架同相蛇行运动频率与车体固有上心滚摆频率接近时,车体因共振而出现低频周期性晃动,不仅影响乘坐舒适性,还会造成脱轨.本文根据低频周期性晃车成因,提出一种以车体横向加速度为研究对象的诊断方法.首先设置车体横向加速度阈值,对超阈值处延拓获得可能存在问题区段,然后利用集合经验模态分解法对这些区段车体...     

跨坐式单轨车辆头车车体的模态分析

建立了跨坐式单轨车辆头车车体的三维几何模型和有限元模型,并对其进行模态分析,得到了该车体的固有频率和相应的振型.通过对计算结果的分析,指出了设计中可能存在的问题,提出了改进的建议.在低频段的外界激励下,车体的整体振动并不强烈,主要是裙板部分产生较大的振动;为抑制其振动,可采用前、中、后裙板之间进行连接并在后裙板与铝地板...     

基于运行模态参数辨识的客车运行平稳性研究

针对装用SW—160型转向架提速客车低频晃动的问题,笔者在线实测了该型客车车体及转向架振动加速度,并运用随机子空间辨识算法对车体的刚体振动模态进行了辨识。辨识结果表明,车体的下心、上心滚摆和摇头振型的阻尼比偏低,车体下心滚摆被激起后,不能有效衰减,这是造成车体低频晃动的重要原因之一。采用新的SYS550E空气弹簧及将二系横向减振器的阻尼系数提高至60 kN.s/m后,重新进行了测试分析。分析结果表明,采用新型空气弹簧及提高二系横向减振器的阻尼系数后,车体的下心滚摆频率有所下降,而其阻尼比得到明显提高。通过功率谱分析可知,车体的低频振动得到有效抑制。     

C_(70E)型通用敞车模态试验研究

针对C_(70E)型通用敞车空车工况和重车工况(压实煤、松散煤)进行了不同激励模式(激振器激励、疲劳与振动试验台激励)、不同边界条件(整备状态、橡胶弹簧支撑车体、模拟摇枕支撑车体)下的模态试验研究,识别出C_(70E)型通用敞车刚体和弹性体模态的频率、振型和阻尼比,并对结果进行了分析,总结了C_(70E)型通用敞车的模态试验方法以及激励信号的选择原则。     

铁道车辆模态性能研究现状及其运用探讨

对国内外铁道车辆模态性能标准及相关要求进行了系统归纳，介绍了2项中国中车重大课题的相关研究背景和研究成果，在此基础上，对某型动车组控制车抖车问题进行了模态分析和动力学性能仿真分析。分析研究认为，加强车轮踏面等效锥度的管理可以有效防止控制车因转向架二次蛇行导致车体抖动，而车体一阶呼吸模态、一阶垂弯模态、一阶菱形模态对车体振动加速度和运行平稳性指标具有显著影响，在结合运用经验的基础上，提出了控制车模态规划建议。     

高速列车车体模态特性与结构尺寸敏度关系研究

针对高速列车运行过程中,由于车体自由模态不匹配导致的整车振动特性恶化问题,提出一种尺寸敏度分析方法改善车辆动态特性。具体内容包括:通过HyperMesh建立车体有限元模型,应用ANSYS计算车体自由模态频率并提取振型,研究单一部件尺寸敏度对车体主振型模态频率的影响。结果表明:对车体模态频率影响最小的是端部,对车体主振型菱形影响最大的是顶棚,达0.55 Hz;对垂弯影响最大的是底架,达1.14 Hz,对扭转影响较大的是顶棚和侧墙,达0.82Hz,为车体结构的优化设计提供参考。     

基于遗传算法的轨道车辆参数优化设计

在某一速度下,轨道车辆转向架的蛇行运动频率将和车体相关振动的固有频率接近而发生耦合共振,影响车辆的横向平稳性。为降低这种耦合共振的程度,选取变换后的欧几里得贴近度作为车体模态相似性评价指标,选取车体蛇行运动稳定性作为模型的控制条件,采用遗传算法对二系悬挂进行最优化设计。结果显示,在其他参数不变的情况下,采用遗传算法可以寻得耦合度最小的二系悬挂参数值。耦合度越小,模态频率曲线线性程度越强,模态间的频率俘获现象越不明显,模态间的相互影响越小;耦合度越小,模态的阻尼比变化越平缓,车体摇头或车体上下心滚摆振动模态的阻尼比越大。     

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。     

轨道车辆车体异常抖动分析及解决措施研究

近年来,轨道车辆车体异常抖动问题频发,导致车辆的运行平稳性和舒适度大幅降低,不利于动车组平稳运行。通过实测轮轨廓形和抖车时刻的振动数据,建立并验证抖车仿真模型,研究车体异常抖动的原因和解决措施。研究结果表明,动车组在抖车区段轮轨等效锥度水平较高,造成了动车组二次蛇行失稳。     

CRH_3型动车组冷却风扇支架结构强度分析与检测

针对CRH3型动车组变流器冷却风扇的失效情况,分析了列车的振动工况,利用有限元软件对风扇进行了模态分析和强度分析。根据风扇振动模态和应力分布情况,确定了原结构强度的薄弱位置,与实际失效情况吻合。进行合理改进后,结构强度和安全性得到大幅提高,改进后固有频率有效避开了车体振动频率,避免了与车体的共振。最后对螺栓孔处裂纹进行了超声检测,检测效果良好,能够区分裂纹的大小和位置。     

时速160 km的国外低地板铰接动车组严重晃动问题测试研究

针对国外某型号低地板铰接动车组存在的车体严重晃动、平稳性指标超标以及由此导致的限速运营问题,开展了轮轨接触关系和悬挂系统振动传递情况的线路测试。采用实车线路运行视频监测方法,对车体的运行姿态、悬挂系统振动传递、结构模态及轮对振动等进行了综合分析。结果发现,轮对低频蛇行通过悬挂系统传递给车体,激发出车体的刚体摇头和结构菱形模态耦合振动,从而导致平稳性指标超标。车载视频监测方法发现轮对确实存在1 Hz低频大幅值蛇行运动,空簧变位显著,即视觉上捕捉到了轮对蛇行与车体摇头的关系。经过分析和测试验证,改进的踏面镟修廓形可以改善轮轨接触关系,控制轮对蛇行运动,避免车体异常晃动,保证车辆运行的平稳性。     

机车车体模态分析

本文系统地讨论了机车车体模态分析所涉及的模态理论，研究了车结构的模型化方法和机车车体的模态特征。利用车体结构的对称性，通过合理地约束对称面上节点位，使得车体结构模态分析可以三种模型，即对称弯曲模型、反对称弯曲模型和扭曲模型的计算分步完成，从而大大降低了模型规模。三种模型的计算结果表明，车体振型分为整体型和局部振型。整体振型包括对称弯曲振型、反对称弯曲振型和扭曲振型。局部振主要为侧壁和司机室的局部振     

一种基于峰值计数的铁道车辆晃车评判方法

晃车现象普遍存在于铁道车辆中，成为影响旅客乘坐舒适性的重要因素。为了更好地评估铁道车辆在日常运营过程中的晃车程度，在原有评判体系的基础上，提出了一种基于峰值计数的晃车评判方法。该方法以车体横向加速度为研究对象，从时域的角度统计加速度峰值分布情况，同时兼顾了不同振动频率对人体舒适性影响的差异性。以某型动车组实测振动信号为例，计算对比了2种方法在评判结果上的一致性。分析结果表明，基于峰值计数的晃车评判方法与原有横向平稳性指标在晃车评判上具有很好的一致性，可以有效地识别车辆在运行过程中的晃车现象，并进行晃车等级的划分。文章通过动车组实测数据对该方法进行了验证，该方法同样可以推广应用于其他速度等级的铁道车辆中。     

电力机车车体顶盖对车体固有频率的影响

分析了电力机车车体顶盖对车体垂向弯曲振动频率、侧墙横向弯曲振动频率、车体绕纵向轴扭转振动频率的影响,指出车体顶盖对车体垂向弯曲振动频率的影响是很小的,并且通过实例验证了这一点.根据有关标准,只要求车体的垂向弯曲振动频率大于10 Hz,对侧墙横向弯曲振动频率、车体绕纵向轴扭转振动频率没有具体要求,因此在进行车体模态分析时,把顶盖看成设备,而不必考虑顶盖结构的影响.     

侧墙窗户对动车组铝合金车体模态的影响

以动车组铝合金车体结构模态分析为切入点,重点研究侧墙窗户结构参数对车体模态的影响.以某型号动车组的窗户结构设置为研究对象,建立铝合金车体有限元模型,通过Lanczos法获取车体前6阶模态频率,并通过对车体质量和模态的对比分析,提出有利于提高车体模态的窗户设计建议.     

基于ABAQUS的车体强度分析

根据某型机车车体结构特点,采用Hypermesh软件建立了结构有限元模型;根据EN 12663-2010,参考UIC 566及JIS E 7106 2006,设计了车体计算载荷工况;采用ABAQUS软件对车体钢结构进行了静强度、疲劳强度及模态分析。强度分析结果表明,车体结构强度满足标准要求;模态分析提供了车体结构的前25阶模态频率和模态振型,为车体系统的故障诊断和优化设计提供建议。