铁路桥上减振CRTS-Ⅲ型无砟轨道振动响应及车辆平稳性分析

为了研究桥上减振CRTS-Ⅲ型无砟轨道对车体系统和轨道系统振动影响,分析车辆的平稳性指标,基于车辆、轨道系统二维模型,利用动柔度法分别计算车辆、轨道系统的动柔度,建立频率域的车辆-轨道-桥梁耦合模型;计算车辆及轨道系统的振动加速度并分析其规律,计算不同轨道系统下车辆的平顺性指标。研究结果表明:与常规CRTS-Ⅲ型轨道相比,采用橡胶减振垫刚度为0.018 N/m3的减振轨道系统下峰值轮轨力减小,车轮、转向架振动加速度分别降低13.6%和52.6%,车体在1～20Hz范围内振动变化不大;钢轨、轨道板的振动加速度增大1.69和2.68倍,桥梁的振动加速度减少69.9%;车辆的平顺性指标分别为2.70和2.61,车辆平稳性指标降低4%。与常规CRTS-Ⅲ型无砟轨道相比,减振CRTS-Ⅲ型无砟轨道下车辆系统各构件的振动加速度有不同程度的降低,轨道系统中,钢轨和轨道的振动加速度增大,桥梁振动加速度降低。车辆的平稳性指标降低,乘客的舒适性有一定程度提高。     

基于轮轨动态测试的地铁列车运行平稳性异常问题分析

列车平稳性与车辆状态、线路状况、轨道结构及不平顺等因素相关。对某新建地铁线路试运行阶段开展了动态综合测试工作,发现列车在某些区段存在横向平稳性异常问题。通过轮轨动态测试及现场调查等方式对列车平稳性问题进行分析,确定轨向异常是导致列车平稳性异常的原因,并对轨向进行针对性精调及整治。结果表明,列车运行平稳性复测结果满足标准要求。同时阐述了列车平稳性异常问题发现、治理、验证的过程,证明了地铁新线开通前开展轮轨动态测试的必要性。     

平稳性快速算法及其在高速铁道车辆动力学分析中的运用

导出了轨道车辆基于虚拟激励原理的平稳性快速算法。当车辆系统受多点全相关随机激励时,首先基于虚拟激励法导出轨道车辆响应功率谱的简易算法,然后利用所获得的功率谱和反演技术,获得系统响应的幅值谱,由此可快速获得轨道车辆的平稳性指标。运用该算法还可以方便地分析轨道谱中单一波长对车辆运行平稳性的影响,以及定义和分析对平稳性有影响的线路敏感波长范围。以某型高速客车为例,分析了其垂向和横向的响应功率谱、平稳性指标,还利用反演技术获得了加速度的时域信号和幅值谱,最后分析了轨道谱中单一波长对车辆平稳性的影响。分析表明,运行速度越高,对平稳性影响的波长范围就越宽,线路的维护难度也越大。     

基于Sobol’法的轨道车辆平稳性的全局灵敏度分析

建立经典轨道车辆垂向多刚体模型,推导出模型的振动微分方程组,并采用虚拟激励法和三角级数反演理论求解轨道车辆Sperling平稳性指标。基于Sobol序列对模型11个参数进行随机采样,运用Sobol’法实现对Sperling指标的全局灵敏度分析,得到各个参数对车辆平稳性指标的一阶灵敏度及总灵敏度。最后选取车体质量和一系悬挂刚度2个参数进行优化分析。研究结果表明:平稳性指标随着速度的提高而增大,但影响平稳性的主要因素受速度改变的影响较小;车体质量、转向架质量、二系悬挂刚度和车辆定距之半对车辆平稳性影响较大;车体质量和二系悬挂阻尼与其他参数交互作用明显;提高车体质量和降低一系悬挂刚度能有效地提高平稳性。     

货车装载工况对车辆通过小半径曲线时的垂向平稳性影响

将货物、车体和摇枕作为1个系统,基于弹簧悬挂装置垂向受力的变化,提出货车垂向平稳性评价指标。运用建立的货车在曲线上运行时的垂向平稳性模型,以C64k敞车为例,研究4种典型装载工况下重车重心高、货物重心横向和纵向偏移量与货车通过小半径曲线时垂向平稳性的关系。研究表明:用作用在每个弹簧悬挂装置的垂向载荷变化判定货车运行的垂向平稳性,可更直观描述货车装载工况对车辆垂向平稳性的影响;对货车的垂向平稳性影响以货物重心的纵向偏移量最大,而重车重心高度的影响最小;计算结果为确定合理的重车重心高度以及货物重心横、纵向偏移量的限制值提供了科学依据。     

大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置对列车走行性影响的研究

梁端伸缩装置是大跨度桥梁的重要组成部分,是容易受损的构件之一,对高速车辆的走行性影响较大。本文针对大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置,建立结构动力分析的有限元模型,通过多工况车-桥(线)耦合振动计算,分析梁端伸缩装置自身变形、安装误差及梁端折角等因素对列车走行性的影响,提出车辆平稳性和乘客对车辆振动感觉的评判标准,并进一步基于车辆的平稳性和乘客对车辆振动的感觉确定车速及梁端竖向折角限值。研究表明,车辆响应对梁端竖向折角较为敏感。     

比例溢流阀式半主动悬挂系统仿真研究

利用建立的比例溢流阀式半主动减振器的数学模型、天棚阻尼半主动控制器模型和车辆系统动力学模型,分析常通节流孔直径和比例溢流阀调压误差对半主动减振器性能的影响.结果表明:采用比例溢流阀式半主动悬挂系统能够有效地减小车体振动,而且车辆运行速度越高改善效果越明显;根据建立的车辆系统动力学模型,对应车辆各速度等级,当天棚阻尼系数取100kN·s·m-1时,车辆运行平稳性指标取得综合最优;常通节流孔直径越大,半主动减振器响应越慢,其等效阻尼越小,半主动减振器阻尼力对控制器期望阻尼力的跟踪能力就越差,在振动频率为1Hz附近车辆的振动能量越大,并且调压误差系数仅对车体的横向高频振动有微小的影响.     

铁路货车运行品质考核指标研究

简要回顾了我国铁道车辆运行平稳性标准的应用历史和现状,指出其中存在的主要问题,以图寻求改进我国评价铁路货车运行平稳性指标的可行途径。介绍了AAR和UIC中的相应标准的概况;阐述了铁路货车运行平稳性方面的主要矛盾;分析了采用运行平稳性指标评价铁路货车运行品质的一些具体问题。建议增加评价车辆纵向运行平稳性的指标,以更全面地反映和评价车辆的动态运行品质。提出了货车运行平稳性评价体系调整过程中应开展的主要工作和改进我国铁路货车运行平稳性标准的方向。建议以车体加速度峰值和均方根值作为考核铁路货车运行平稳性的主要指标,同时建议修建专用的试验线或扩展现有的试验线,以便更加客观地考核、比较和研究车辆的动态性能。     

一系水平悬挂刚度对高速客车动力学性能的影响研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用多体动力学软件建立了某型高速车辆动力学模型,研究了高速车辆系统在刚性轨道上运行时,一系水平悬挂刚度参数对车辆横向运行稳定性、曲线通过性能及平稳性的影响。结果表明:一系悬挂横向及纵向刚度参数较大时,车辆系统的非线性临界速度、脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力均呈现出较大的值且垂向平稳性下降,而当横向刚度参数较小时,车辆系统的横向平稳性下降。一系横向及纵向刚度参数取值要在合理范围内并尽可能得到最优值,既要满足车辆系统良好的稳定性及曲线通过性能,又要保证车辆系统具有良好的平稳性。     

动态综合测试期间北京大兴国际机场线高架区间列车运行平稳性异常原因分析

对北京大兴国际机场线开展动态综合测试发现,列车运行至高架部分区段出现异常晃动现象,列车运行平稳性指标超过标准限值。通过分析确定轨道高低不平顺异常是导致列车运行平稳性异常的原因;针对性地对该区间轨道进行精调整治后,列车运行平稳性复测结果满足标准要求。本文阐述了列车运行平稳性异常问题发现、分析、整治、复测的过程,同时验证了地铁新线初期运营前开展动态综合测试的有效性。     

轨下支承失效对车辆系统动态响应及乘坐舒适度的影响

建立了基于Timoshenko梁模型的非对称车辆/轨道耦合动力学模型,分析轨下支承失效对车辆乘坐舒适度的影响。钢轨被视为弹性离散点支承上的无限长Timoshenko梁,通过假设轨道系统垂向支承刚度沿纵向分布发生突变来模拟轨下支承失效状态。推导了考虑钢轨横向、垂向和扭转运动的轮轨滚动接触蠕滑率计算公式。利用Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论分别计算轮轨法向力及轮轨滚动接触蠕滑力。采用移动轨下支承模型分析离散的轨枕支承对系统动力响应的影响。利用新型显式积分法求解车辆/轨道耦合动力学系统运动方程。乘坐舒适度评价采用Sperling指标,通过数值分析,得到直线轨道连续从0到6个轨下支承失效对车辆动态响应及乘坐舒适度的影响。结果表明,轨下支承失效对车辆系统位移、加速度有显著的影响,随着轨下支承失效个数的增加,轮轨力和车辆系统的位移、加速度将会急剧增大,乘坐质量和乘坐舒适度指标呈线性增大,但数值很小。     

铁路线路动车组动力学响应检测应用研究

根据动车组在铁路线路上的动力学性能检测结果,通过评价动车组在铁路上的运行稳定性和运行平稳性,分析轨道线路存在的缺陷及改进措施,为新修建铁路的整治、养护提供参考;分析试验过程中车辆的振动特性和变化趋势,为检测车的应用和维修提供基础数据。     

高中速客专和高低速客货共线铁路不同坡段组合的动力学性能之比较研究

本文运用车辆-轨道耦合动力学新理论,仿真计算了列车以不同速度匹配通过不同类型纵断面时动力学性能的各项指标,并且根据现行铁道机车车辆动力学性能评定规范加以评价。结果表明:在本文设定的不同类型纵断面条件下,如单面坡划为多坡段或凹型坡加设分坡平段或凸型坡加设分坡平段,无论是高中速客车还是高低速客货混跑,采用新设计方案计算得到的指标略大于采用原设计方案得到的相应值,但差异不明显;所有方案下,除个别指标外,安全性指标均未超过合格限值,平稳性指标属优良等级。     

考虑车体弹性效应的铁道客车系统振动分析

建立了铁道客车垂向振动系统数学模型。将车体看成两端自由的均质等截面欧拉梁,并考虑二系悬挂采用半主动减振器,导出客车系统的运动微分方程组,给出客车系统各模态共振速度的定义和计算公式。共振速度是车辆系统的固有属性,车体弹性振动各模态共振速度由车体的自振频率和车辆定距决定。计算车体一阶和二阶弯曲振动共振速度及对应的轨道波长,进行了客车系统在轨道简谐输入情况下的幅频特性分析和随机输入情况下的随机响应分析。通过计算可知,为了减小车体垂向共振峰值,车体一阶弯曲自振频率应尽量离开构架的浮沉自振频率;由于车体弹性振动的影响,车体端部的振动加速度和位移要大于中部,弹性车体模型的平稳性指标大于刚性车体;采用半主动减振器能够显著降低车体的加速度、位移和平稳性指标,但会使构架的加速度和位移有所增大。     

120km/h交流传动货运电力机车动力学性能仿真分析及评估

运用机车车辆—轨道耦合动力学理论及其动力学仿真软件TTISIM ,仿真计算了 12 0km/h交流传动货运电力机车在弹性轨道结构上的整车动力学性能 ,并根据铁道机车车辆动力学性能评定标准和规范对该机车动力学性能作了全面、综合评估。研究结果表明该机车非线性临界速度较高 ,具有较大的稳定性裕度 ;动态曲线通过时的安全性指标能够满足安全行车要求 ;在直线轨道上运行时车体平稳性指标属于优良等级 ;以 5 0km/h侧向通过 12号固定辙叉道岔时的安全性指标均在合格限值范围之内     

轴箱布置方式对地铁直线电机车辆动力学性能的影响

基于车辆系统动力学理论,建立了两种不同轴箱布置方式的地铁车辆动力学模型,在实际线路条件下,分析对比了轴箱内置与外置两种转向架,因为簧下质量以及悬挂系统横向跨距变化而造成轮轨接触以及车辆平稳性改变。研究结果表明,两种轴箱布置方式对车体平稳性影响较小;但轴箱内置车辆为达到理想的稳定性,需要加大一系径向刚度并加装抗蛇行减振器;轴箱内置能够降低轮对摇头角刚度,提高车辆适应线路扭曲不平顺的能力,同时降低轮对踏面磨耗功率,改善小半径曲线上轮轨磨耗。     

高速列车横向悬挂主动、半主动控制技术的研究

针对铁路机车车辆横向悬挂系统存在的振动问题,提出了一种基于力和加速度反馈的旨在抑制振动的主动、半主动控制方案。介绍了主动、半主动控制原理,相应的执行机构和控制器的构成,整车试验的试验方法和部分试验结果。试验表明:采用主动、半主动控制技术以后,机车车辆的运行平稳性指标得到了较大的提高,列车的运行品质得到了明显改善。     

铁道车辆乘坐舒适性数学模型及其试验验证

建立一个比较复杂的铁道车辆数学模型,能够比较准确地预测车辆在0～50Hz范围内的动力学性能,尤其适用于乘坐舒适性的研究。利用该模型对车辆在不平顺轨道上的动力学性能进行了时域仿真,并用线路试验结果对仿真结果进行了验证。最后,利用该模型对影响车辆乘坐舒适性的几个重要参数进行了灵敏度分析。