铁路车辆振动状态的试验模拟与特征分析（上）

应用多通道激振试验系统，采用“阻抗矩阵”法对铁路车辆的振动状态进行试验模拟，可再现车辆在线路上运行时的状态。利用模拟试验和振型试验，测试和分析车辆各部振动的相关性和传递函数，确定车辆的振动特性、固有频率和阻尼，可对车辆的振动性能作出评价。     

柔性轮胎及摩擦力对永磁悬浮车辆动力性能的影响

针对永磁悬浮车辆,考虑永磁悬浮力、横向力、柔性轮胎及摩擦力特性对整车的影响,通过A级路面不平顺谱建立了车辆-轮胎-轨道耦合动力学模型,利用仿真软件分析了几种不同特性的轮胎对车辆振动的影响。结果表明:永磁悬浮车辆整车的振动是一个复杂的运动,柔性轮胎及摩擦力能有效减小振动,轮胎的弹性模量对垂直浮沉振动影响小,对横向偏移振动有一定的影响。     

与既有线车辆运行时产生噪音有关的车轮振动特性

<正>为了预测铁道车辆运行时的转动噪音,必须掌握轨道以及车轮的振动特性。首先,通过冲击激振试验掌握车轮在设定位置的振动特性,然后在实际运行的铁道车辆车轮上临时安装加速度计(见图1),掌握旋转车轮的振动特性,并与冲击激振试验结果进行了比较。     

利用机电类比法进行轨道车辆线性动力学分析方法研究

介绍导纳型机电类比的原理、参数对应关系,以及对应的类比电路图的绘制方法。通过该类比方法绘制出了轨道车辆垂向振动的类比电路图,应用相应电路分析理论,定量分析车辆一系垂向振动速度传递特性,得出减振所需要满足的条件。分析结果表明,应用机电类比法分析轨道车辆振动特性可以极大地简化分析过程。     

机车、车辆整车称重试验台

机车、车辆整车称重试验台是为满足各种不同轨距、轴距的4轴、6轴机车,车辆整车出厂型式试验,例行试验称重而研制的测试设备。文章着重介绍该称重试验台的系统组成、设计原理及其计量校准等。     

高速铝合金客车的弹性振动分析

建立了高速铝合金客车的整车有限元仿真模型.通过动力学响应分析,解析了车辆的弹性振动特性.分析了车辆在不同激励下的弹性振动响应及其对平稳性的影响.     

基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别研究

提出一种基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别的强迫振动法。该方法利用"共振"原理,让车辆以合适速度连续驶越障碍物使主梁经受与桥梁某阶频率相同的周期性脉冲荷载,使桥梁产生较大振幅的振动,从而增强测试信号的信噪比。给出基于连续跳车激振的结构阻尼比识别的基本理论,并以一大跨度悬索桥为例进行动力学仿真。复模态分析表明,当车辆固有频率是桥梁某阶受测模态频率的5倍以上时,车辆振动对受测模态阻尼比影响很小。采用连续跳车激励,当相邻障碍物的间隔△x与行车速度V和受测模态的固有周期T之间满足△x=VT,可以激振起桥梁大幅振动。当噪信比较小时,可以较准确地识别1阶反对称模态阻尼比;随着信噪比的降低,阻尼比识别结果精度有所降低。     

车辆-轨道系统激振源随机分析

简述轨道不平顺的时-空随机特性和时-空随机样本的概率计算及反演方法 ,基于弹性系统动力学总势能不变值原理、形成矩阵的"对号入座"法则以及车辆-轨道耦合动力学理论,建立适合不同激振源的车辆-轨道系统动力计算模型。通过车辆-轨道系统激振源随机分析,论证系统激振源与系统随机响应之间的概率转换关系;采用激振源时-空随机分析方法,可以获取系统在不同概率水平下的振动响应;将构架蛇形波作为车轨系统横向激振源计算系统响应极值具有一定的可行性。     

轨道车辆空气弹簧振动试验台的设计及应用研究

为解决我国轨道车辆空气弹簧自由振动测试的关键技术难题,设计了空气弹簧振动试验台,重点介绍了试验台的设计原理与结构组成,并对我国TMT与进口空气弹簧进行了不同垂向载荷、不同振幅的自由振动特性比对试验。结果表明:2种空气弹簧在不同工况下的共振频率、共振倍率等振动特性基本一致。试验台设计达到预期要求,为我国轨道车辆空气弹簧安全和可靠性研究提供了科研平台。     

新型局域共振橡胶减振垫振动传递特性测试分析

为了研究一种应用于浮置板轨道结构的新型橡胶减振垫的振动传递特性,对比某基于局域共振新型减振垫与普通橡胶减振垫的减振性能,研究预压质量与激振加速度对振动传递特性的影响,对新型橡胶减振垫进行刚度试验与振动传递特性试验,测试其在30~200 Hz频率下的传递特性,试验过程中采用不同的预压质量与激振加速度,振动传递特性测试采用加速度激振的方法,以加速度传递率作为减振垫振动传递特性的评价指标。结果表明:新型减振垫加速度传递率更小,减振效果更好,最大可以减小10 dB左右;减振垫上方预压质量对振动传递特性有较大影响,预压质量越大,加速度传递率越大,减振效果越差;减振垫的刚度对其振动传递特性有一定的影响,激振的加速度幅值对加速度传递率影响较小。     

采用位移相关型牵引拉杆橡胶节点降低车体振动的可行性研究

介绍了具有位移相关特性牵引拉杆橡胶节点的开发,对橡胶节点进行了刚度和疲劳试验,并通过实车对其隔振效果及运行稳定性进行了一系列实验台试验和线路运行试验。结果表明,该位移相关型橡胶节点达到了设计目标且满足实际运营要求。     

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.     

基于车辆滚动制动试验台的轨道交通列车动态制动性能试验研究

长期以来,列车制动系统在实验室内只能进行制动阀和制动系统静置试验,难以直接测试列车实际动态制动性能,因而对于长大货物列车制动性能及引起的纵向动力学效果难以判断。为此提出了基于滚动制动试验台进行车辆动态制动试验,即将虚拟列车制动系统模型与实际车辆制动系统组合,应用虚拟列车制动系统模型,通过计算机控制模拟不同编组列车的不同位置车辆的制动管路气压曲线,控制滚动制动试验台上单车做各种制动试验,以得出比较准确的列车各个车辆的实际动态制动效果。滚动制动试验台上车辆实际制动减速度和车辆前后拉杆承受的纵向力,为进一步评估各种编组列车制动纵向动力学性能提供了准确的依据,为长大货物列车运行安全提供了可靠的评估试验仿真装置。     

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.     

轨道不平顺激励下铝合金地铁车体振动分析

轻量化地铁车辆多为以型材铆焊成型的铝合金车体结构,必须具有良好的振动特性,以保证旅客的乘坐舒适性。轨道随机不平顺是引起车辆强迫振动的主要原因,有必要分析轨道不平顺激励下铝合金地铁车辆车体的振动响应,为车体优化设计提供理论参考。详细分析了铝合金A型地铁车辆车体结构特点,经过合理简化几何模型,建立了符合车体结构力学特性的白车身有限元模型。以德国高干扰线路作为激励源,运用多体系统动力学分析软件ADMAS/Rail建立了铝合金地铁动车系统动力学分析模型并计算获得车体在转向架支撑处的动载荷。将所求动载荷施加于车体相应位置,在ANSYS软件中进行车体谐响应分析,计算了车体在轨道不平顺激励下的振动响应。结果显示,车体振动最大峰值频率与车体一阶扭转和一阶弯曲模态频率基本一致。     

基于径向基函数神经网络的轨道交通车辆振动状态预测

通过遗传算法优化径向基函数神经网络的中心、宽度及权重等参数,构建车辆振动神经网络预测模型。通过42自由度车辆多体动力学模型,以某线路实测轨道不平顺数据作为输入,得到车辆振动加速度数据。通过训练与优化,构建的车辆振动预测模型能预测车体振动加速度变化趋势。     

地铁车辆回转阻力系数的理论计算及试验研究

建立了地铁车辆在空气弹簧处于不同(充气和失气)工况下所产生回转阻力矩的理论模型,提出了计算方法,并进而计算了车辆在不同载荷和偏转角度的状态下的回转阻力矩和回转阻力系数。利用回转试验台测定车辆在不同工况下的回转阻力矩,通过理论计算和试验结果分析,总结出车辆在不同工况下回转阻力系数的影响因素和变化特征,验证了理论计算方法的合理性和试验结果的可信性。     

冲压机械振动对高铁桥梁及行车动力影响分析

高速铁路桥梁的平顺性和稳定性对运营列车的平稳性和安全性有很大影响。为研究冲压机械产生的外部振动激励对高铁桥梁的影响,首先通过对此机械引起的地面振动进行实测,并结合有限元分析软件,确定最大冲击荷载作用下产生的地面振动及传播至桥墩处的振动;然后通过建立列车-轨道-桥梁耦合动力学模型,将桥墩处的地面振动作为激励输入,分析列车以不同速度通过时车辆、桥梁动力学响应。结果表明:地面冲击振动有限元模型计算结果与实测结果基本相符,验证了模型的可靠性;地面振动对桥梁响应会产生一定的影响,距振源50 m处地面振动对桥梁所产生的影响较距振源80 m处(桥墩处)的大,但对运行车辆的影响很小;随着车速由250 km/h至350 km/h,车辆及桥梁各结构的动态响应均有所增大,但都未超出安全限值。因此,冲压机械冲击作用导致的地面振动对列车-轨道-桥梁系统动态服役性能影响非常有限。     

城市轨道车辆车体被动式吸振器减振设计研究

针对城市轨道车辆车体振动的问题,建立了含被动式吸振器的车轨垂向振动模型,指出了传统二自由度被动式吸振器应用在轨道车辆上的局限性,提出了适用于城市轨道车辆车体被动式吸振器减振设计方法,利用Sperling平稳性指标验证了被动式吸振器在不同速度和载客量工况下的减振效果,探讨了被动式吸振器的安装可行性。研究结果表明:传统被动式吸振器的减振最佳点偏离了车体固有频率点,存在一定的偏差;优化设计后的被动式吸振器的最佳减振点和车体固有频率点相互吻合,具有最优减振效果。不同速度和载客量工况下,优化设计的被动式吸振器都能获得较好的减振效果,应用在轨道车辆车体上具有可行性。为利用被动式吸振器来降低车体振动的研究和应用提供了参考依据。     

柴油机轴系扭振振幅异常分析与故障处理

通过对R16V280ZJ柴油机试验台轴系的扭振计算和实测对比,分析试验台位轴系扭振产生振幅异常的原因,从而有效实现故障排除。