列车速度对轨道竖向动力特性的影响

本文以包括钢轨、轨枕、道床在内的轨道作为双层结构模型。分析了轨道在移动简谐荷载作用下的动力响应，并与定点荷载作用的结果作了比较，指出了二者的差异，并建议在分析高速铁路轨道动力响应时考虑到车速度的影响，以及转向架邻轮和阻尼的作用。     

轨道结构的垂向振动特性

本文将轨道结构简化为用分布弹簧和阻尼器联系的双层梁，用振型分解法研究了在移动荷载作用正轨道结构的垂向振动特性。     

列车—斜拉桥系统在风载作用下的动力响应

主要研究脉动风与列车荷无同时作用下斜拉桥的横向振动问题，首先建立了横风作用下并考虑了轨道不平顺和车辆蛇行的车桥系统动力分析模型，推导了体系平衡方程组，编制了有关的计算机程序；根据Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ风速功率谱模拟产生脉动风样本，并将其作为系统的随机激励，在计算机上模拟列车过桥的全过程，按不同车速计算了桥梁跨中和桥塔的横向位移、加速度以及桥上车辆的横向振动和加速率响应，以一铁路斜拉桥为例，着重讨论了在     

用简化模型分析铁路轨道的横向动力响应

根据轨道结构的特点,建立了横向振动简化模型,以分析轨道结构的横向刚度对轨横向作用力和钢轨横向振动的影响。从计算结果可知,轨道结构的横向振动频率较低,且钢轨与轨枕的横向振动主频相接近。道床刚度对轨道的横向振动影响较大,从理论上分析了钢轨和轨枕的动力响应与轨道横向刚度之间的关系。最后建议提高轨道的平顺性,降低轨道结构的横向振动以适应快速列车的行车要求。     

列车移动荷载作用下曲线上桥梁的振动响应分析

以列车移动荷载作用下曲线上桥梁系统研究对象，采用车－桥系统的空间振动分析模型，以一箱型箱支梁为例，用计算机模拟列车过桥的全过程，计算了列车荷载作用下曲线桥的动力响应、列车的脱轨系数、轮重减载率，列车运行平稳性指标，并与直线桥作了比较，研究结果与工程实际有一定的参考价值。     

运营期地铁列车振动下软黏土的动力响应及变形研究

为研究软黏土在长期列车振动荷载下的动力响应特征及变形规律,以天津地铁6号线左江道站—梅江风景区站区间为研究背景,采用土体循环移动弹塑性本构模型,选取合理的列车荷载,建立三维有限元模型,揭示隧道周围软黏土的加速度响应和位移响应,并结合实测数据分析隧道周围峰值加速度的衰减规律.研究表明:在隧道径向上平均峰值加速度呈非线性迅...     

变速移动荷载作用下刚性路面的动力响应研究

分析了行驶车辆加速、减速及飞机起降过程中变速移动荷载所引起的刚性路面的动力响应。结果表明,荷载的行进速度对刚性路面动态挠度的最大值有很大影响,而加速度主要影响挠度最大值出现的位置。     

悬空轨枕对轨道结构动力响应的影响

首先建立了带有悬空轨枕的铁道数学模型,在此基础上推导了一车－轨系统运动方程,其中考虑了轨轮非线性接触力引起的非线性问题,然后利用逐步积分法解方程。重点分析了悬空轨枕对轨道各个组成部分动力学响应的影响,结果表明如果在悬空部分存在轨道不平顺,引起很大的轨枕加速度和轮轨接触力。     

地震作用下高速列车-线路-桥梁系统动力响应

为分析地震对高速列车通过桥梁时行车安全性的影响,基于高速铁路列车-线路-桥梁动力相互作用理论,建立了考虑地震输入的高速列车-线路-桥梁耦合动力学模型.以跨度32 m的简支箱梁桥和双块式无砟轨道为研究对象,对地震作用下高速列车通过桥梁时系统的动力响应进行了数值计算.结果表明:地震对高速列车-线路-桥梁系统动力响应的影响明显,对桥梁横向振动响应的影响大于对竖向振动响应的影响;地震会降低高速列车通过桥梁时的行车安全性和运行平稳性———在水平1.0 m/s2,竖向0.5 m/s2的规格化El Centro地震波作用下,当列车运行速度超过250 km/h时,轮重减载率超过了安全限值;当列车运行速度达300 km/h时,脱轨系数超过了安全限值.因此,评判地震作用下高速列车通过桥梁时的行车安全性,应考虑行车速度的影响.     

移动荷载作用下板式轨道的有限元分析

用有限元法分析了板式轨道在移动荷载作用下的动力响应。视板式轨道为如下模型: 钢轨为离散粘弹性支点支承的长梁; 轨道板为连续粘弹性基础支承的短梁。视板式轨道及移动荷载为一个系统, 运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立该系统的振动方程组。研究了移动荷载的速度、钢轨的类型和钢轨支点的弹性系数对钢轨及轨道板动力响应的影响。算例结果表明: 在其他参数相同的情况下, 增大钢轨支点的弹性系数, 钢轨的动力响应减小; 使用较重型的钢轨有利于减小钢轨和轨道板的动力响应; 随着移动荷载速度的提高, 钢轨和轨道板的动力响应增大。     

高速列车牵引变压器振动响应容限有限元分析

为保证高速列车车下设备结构的安全性, 基于振动响应容限仿真计算方法和米塞斯应力屈服准则, 运用有限元仿真模型对线性和非线性悬挂刚度下高速列车牵引变压器的振动响应容限进行研究。对牵引变压器沿纵向、横向、垂向同时加载, 得到响应应力最大的危险节点。对牵引变压器分别沿纵向、横向、垂向进行加载, 得到危险节点的6个应力分量和不同方向振幅的关系, 并基于叠加原理, 得到纵向、横向、垂向同时加载下危险节点应力分量和不同方向振幅的关系。基于求得的米塞斯应力函数与米塞斯应力屈服准则, 得到振动响应容限。分析结果表明: 基于叠加原理, 可以运用MATLAB替代ANSYS对线性悬挂刚度下的振动响应容限进行仿真计算; 线性与非线性悬挂刚度下的振动响应容限曲面间存在一条垂向位移等值曲线, 当横向位移与纵向位移组成的坐标点位于垂向位移等值曲线在平面内的投影线以下时, 线性悬挂刚度下垂向位移的振动响应容限比相应非线性悬挂刚度下的振动响应容限大, 当横向位移与纵向位移组成的坐标点位于垂向位移等值曲线在平面内的投影线以上时, 线性悬挂刚度下垂向位移的振动响应容限比相应非线性悬挂刚度下的振动响应容限小。     

高速列车与博格板式轨道系统竖向振动分析模型

研究了博格板式轨道结构特点,提出了横向有限条与板段单元高速列车与轨道系统竖向振动分析模型,分析了此系统竖向振动特性。高速列车的动车及拖车均离散为具有二系悬挂的多刚体系统,基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了高速列车-博格板式轨道系统竖向振动方程组,采用Wilson-θ法对其求解。计算结果表明:钢轨与博格板竖向静、动态位移之差分别为1.1×10-2与2.0×10-4mm,200 km.h-1车速下此系统竖向振动响应计算波形图及量值均符合物理概念,这说明模型正确、可行。     

列车运行引起的地面振动衰减分析

针对现有理论方法不能预测远距离地面振动的不足,对《动力机器基础设计规范》的地面振动衰减公式的参数进行适当调整,使其可用于预测铁路产生的地面振动衰减．计算了距铁路轨道中心50,100,200,400,500和1000m等不同测点处的地面振动,并与实测资料作了对比分析;首次预测并对比分析了列车运行引起的1000m远距离处地面振动传播与衰减．分析结果表明：调整后的《动力机器基础设计规范》公式可以预测铁路引起的远距离地面振动;由于实测加速度对比资料较少,因此,目前该公式仅推荐计算铁路的地面振动位移幅值和速度幅值．     

轨道不平顺激励下直线电机车辆/轨道动力响应

为了提高直线电机轮轨交通车辆运行的安全性与乘坐舒适性, 分析了车轨结构特征, 建立了直线电机车辆/板式轨道横、垂向动力学模型。通过三角级数法得到轨道随机不平顺的时间序列, 以其作为系统激励, 分析了直线电机车辆与轨道的随机振动特性。把轨道不平顺描述为余弦函数, 研究了高低不平顺与方向不平顺的波长和幅值对系统动力响应的影响规律。计算结果表明: 磁轨气隙变化的频率主要集中在1.2~2.0Hz范围内, 波长小于10m的高低和方向不平顺对系统轮轨作用力、脱轨系数及轮重减载率等影响显著增大, 应予以重点控制。     

橡胶浮置板式轨道结构竖向振动分析模型

应用轨道段组合单元, 建立了能反映橡胶浮置板式轨道结构竖向振动特性的动力分析模型。在模型中, 钢轨模拟为连续弹性支承的Euler梁; 浮置板视为弹性薄板, 用有限元法中的纵横向有限条带单元进行离散; 钢轨扣件及橡胶支座模拟为线性弹簧和阻尼。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的“对号入座”法则, 建立了地铁列车-橡胶浮置板式轨道竖向振动方程, 并对车辆和轨道结构的动力特性进行了数值分析。计算结果表明: 地铁列车通过广州地铁二号线橡胶浮置板式轨道时, 轮重减载率最大值为0.597, 车体竖向振动加速度最大值为0.846 m.s^-2, 浮置板式轨道系统的隔振效率为20%~27%, 因此, 车辆-轨道结构竖向振动分析模型能够准确描述地铁车辆和橡胶浮置板式轨道结构间的动力特性。     

磁浮列车单铁悬浮车桥耦合振动分析

为研究单铁悬浮车桥耦合振动, 将悬浮控制系统、车辆结构、弹性轨道梁及桥梁安装系统作为整体系统, 建立整体系统的磁浮列车的悬浮控制-弹性桥梁-机械结构垂向耦合振动模型, 以不同频率的外力激扰模拟磁浮列车不同的速度下对桥梁的作用, 分析了不同梁型在整体系统耦合条件下的跨中挠度与振动加速度的变化。研究结果表明: 单铁悬浮稳定后, 简支梁跨中挠度约为两跨连续梁悬浮处挠度的2.5倍; 以200km·h^-1车速通过桥梁时其挠度略小于400km·h^-1车速通过工况, 但前者再次达到稳定状态所需时间约为后者的1/3;车辆以相同速度通过桥梁时, 连续梁悬浮处跨中挠度约为简支梁的40%, 且前者振动加速度小于后者; 仿真过程中桥梁安装临界刚度范围为(5.5~6.5)×10⁷ N·m^-1; 两跨连续梁动力学性能较简支梁更为优秀。     

虚拟轨道列车超螺旋滑模自适应导向控制

为提高虚拟轨道列车在参数不确定和未知外部扰动环境中自导向控制的鲁棒性能,针对列车运行中多输入多输出的过驱动控制问题,基于拉格朗日方程建立了多铰接列车的非线性导向控制模型,将等效轮胎侧偏力作为控制输入量;利用虚拟轨道离散点坐标与列车运行速度,建立了计算列车位置、速度与加速度的参考模型,设计了独立的列车导向控制器与纵向速度控制器;利用李雅普诺夫方法,基于传统滑模控制(SMC)和自适应超螺旋滑模(ASTSM)分别设计了2种列车导向控制器,利用轮胎逆模型计算了线控转向系统的转角控制量;建立了轮速分配模型,基于参考速度矢量,将列车纵向速度控制转换为每个轮毂电机的转速与电磁转矩控制;建立了7节编组列车的动力学仿真模型,通过变速和综合线路测试分析了轮毂电机转速和电磁转矩的响应过程,研究了车辆模块之间铰接作用力的分布规律,比较了SMC和ASTSM在参数不确定和未知外部扰动工况下的鲁棒性能。研究结果表明：建立的列车导向控制模型、运动参考模型与轮速分配模型是有效的;车辆模块的纵向速度跟踪误差小于1.5 km·h^-1,车轮转速跟踪误差率小于1%;与SMC相比,当存在未建模动态、50%负载变化与未知扰动时,提出的ASTSM具有更好的自适应鲁棒性能,使车轴中心位置偏差能在有限时间内收敛至0附近;在侧向力干扰下,ASTSM的车轴中心偏差均方根与最大值分别为10和42 mm,分别降低了82%和61%;ASTSM在曲线路段中无明显的稳态偏差,且车间铰接角能一致地收敛至稳态值,保证了虚拟轨道列车的运行稳定性。     

Research on a new type of precision cropping method with variable frequency vibration

Aiming at the cropping operations widely applied in practical industry production, a new method of bar cropping is presented. The rotational speeds of actuating motor of eccentric blocks are controlled by a frequency changer, and the shearing die provides the bar with the controllable force, frequency and amplitude of vibration. By utilizing the stress concentration at the bottom of V shape groove on the bar, the low stress bar cropping is realized. The bar cropping experiments of duralumin alloy and steel show that the shear surface has no radial distortion and deviation angle, the cutting force is lower and the die life is longer compared with the common bar cropping method. According to the special feature of cutting surface obtained by the new method, a new method of measurement is proposed and applied to assess the cutting surfaces obtained by the different control curves of frequency. The results show that the linear decrease control method is the best.     

高速列车弹性车体与转向架耦合振动分析

建立了某高速列车车体有限元模型,采用Guyan缩减进行模态求解,结合SIMPACK多体动力学软件建立包含弹性车体的系统动力学模型。运用模型分析了车体弹性模态对运行平稳性的影响,研究了弹性车体与转向架构架垂向耦合振动。分析结果表明：当车体垂向一阶弯曲频率与车体点头振动空响应点频率接近时,会发生车体的垂向弹性共振;当车体菱...