不同速度条件下高速铁路动车组振动响应和平稳性分析北大核心

动车组车体振动加速度是表征车辆运行状态的重要参数,也是评价车辆平稳性的关键指标。本文基于实车试验和仿真计算数据,研究不同速度条件下动车组车体振动加速度分布及时频域响应特征,得出了车体振动加速度和出现频次之间的函数关系,获取了轮对周长、轨道板长度、简支梁跨度等车体及线下基础设施周期性不平顺激励引起的车体振动响应与动车组运行速度的相关性特征。通过平稳性分析,得出了动车组平稳性和舒适度指标随动车组运行速度提升的变化规律。研究成果可为线路全程舒适性评估和线路方案优化提供支撑。     

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。     

防车体垂向振动抗蛇行减振器用位移相关型橡胶节点的研发

研发用于连接转向架构架与车体的位移相关型橡胶节点,抑制因质量微小不平衡轮对旋转所引起的铁道车辆车体的垂向振动,以提高乘坐舒适度。文章对抗蛇行减振器用位移相关型橡胶节点作了介绍。为确认这种新设计橡胶节点的抑振性能,进行了旋转激振试验和运行试验。结果表明,使用这种新研发的位移相关型橡胶节点降低了不平衡轮对旋转所引起的车体垂向振动。     

轮对失圆客车响应分析及控制

对轮对失圆客车的车体加速度以及车辆运行品质动态监测系统(TPDS)的相应监测结果进行了综合分析,在明确可以参照车辆振动相关标准制定TPDS客车运用限度以实现轮对状态监控的同时,分析了采用加速度监测轮对状态的可行性及局限性。目前,基于TPDS的客车轮对状态控制已经取得一定成效,在此基础上提出了以TPDS为主体、加速度监测为补充的体系,以高效、经济地实现客车轮对状态的全监控。     

抗蛇行减振器用位移依存性缓冲橡胶的开发

日本铁道综合技术研究所开发了抗蛇行减振器用位移依存性缓冲橡胶,用于抑制车体纵向振动。使用车辆的运行试验对其使用效果及运行稳定性等实施了验证。结果显示新开发的缓冲橡胶可以抑制由于轮轴不平衡导致的车体纵向振动,并能使车体中部的纵向舒适度水平改善3 dB以上,具有良好的减振效果。     

车辆条件对高速列车横向振动偏移量的影响

为研究不同车辆条件对列车横向振动偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据。基于SIMPACK有限元软件,建立车辆-线路耦合模型,研究车辆载荷、新旧车轮、车辆类型对高速列车横向振动偏移量的影响。仿真结果表明:磨耗到限的旧轮较新轮对横向振动偏移量的影响较大,最大从73.8mm增大到156mm;动车满载有利于减小车体的横向振动偏移量;由于车辆悬挂系数等参数不同,动车车型对车体的横向振动也有影响;线路条件对车体的横向振动偏移量影响较大,建议制定车辆限界时除车辆本身的状态外,还应考虑线路条件的影响。     

模拟铁路货车线路运行时车辆响应的试验方法研究

以C70E型敞车为试验对象,结合车辆动态特性和试验台加载结构,布置了反映车体振动状态的加速度测点,通过车辆线路运行动态响应测试采集数据,并对测试数据进行处理,得到试验台迭代的目标信号;利用白噪声信号驱动试验台,得到试验台和车体的系统响应,计算出系统的频率响应函数;根据已知的目标信号和获得的系统频率响应函数,利用TWR迭代方法在试验台上进行迭代,最终得到试验台上模拟车体线路运行的驱动信号。迭代误差在允许误差范围内,试验台上的车体响应信号与目标信号的时域、频域基本一致,达到了模拟线路运行的要求,同时也进一步验证了文中提出的各项关键技术的适用性。     

高速铁路路基沉降对车体振动影响研究

某开通时间较短的高速铁路线路受连续降雨影响,路基沉降快速发展,导致部分区段轨道结构发生变形,使轨道不平顺幅值明显增加,引起车体振动加剧,对列车运行的安全性和稳定性造成影响。为了研究路基沉降引起的轨道不平顺对车体振动的影响,选取典型路基沉降区段连续4次动态检测数据进行时频特征分析,结合建立的车辆-有砟轨道空间耦合动力学仿真模型,研究路基沉降区段轨道不平顺和车体振动加速度之间的映射关系,获得了路基沉降不平顺波长和状态演变对车辆动力响应的影响规律。研究结果表明：降雨导致的路基沉降对高低不平顺和车体垂向加速度的影响显著,对轨向不平顺和车体横向加速度的影响较小;路基沉降区段的高低不平顺与车体垂向加速度幅值变化趋势和振动频率基本相同,42～70 m波长高低不平顺的幅值增加是造成车体垂向振动加剧的主要原因;依据仿真结果,路基沉降引起的高低不平顺幅值急剧增加会造成行车过程中局部轮轨垂向力显著减小,导致轮重减载率显著增加;对于速度等级250 km/h的线路,建议雨后重点盯控路基沉降点长波高低不平顺的变化,针对车体垂向振动加速度不良区段的养护维修作业,应着重调整42～70 m波长高低不平顺幅值,以保障车辆...     

侧风下车体横向振动对倾覆影响的基础研究

RTRI详细方程式是对侧风下铁道车辆倾覆进行静态分析的一种方法,它用静力替代车体的惯性振动力.然而,由于车体的横向振动是一种动态现象,横向振动对倾覆的影响很可能取决于振动振幅和振动频率.为此,用数值模拟检测了横向振动与轮载变化之间的关系.通过将其与线路运行试验所得数据相比,验证了模拟结果的有效性.     

利用对中式气动作动器改善铁道车辆的横向乘坐舒适度

介绍了日本开发的一种对中式气动作动器。线路运行试验结果表明,对中式气动作动器能有效降低因横向止挡碰撞而造成的车体冲击,从而减小车辆横向振动加速度,提高乘坐舒适度。     

跨线运行动车组异常振动问题研究

针对跨线运行动车组出现的车辆异常振动问题,通过实测车轮踏面外形、钢轨廓形,以及车辆振动测试,从轮轨接触关系及振动传递特性分析异常振动原因。因线路钢轨廓形不同,导致长期在不同线路运行的动车组车轮踏面最大磨耗位置存在差异,使得车辆在磨耗后期对线路适应性下降。当车辆跨线运行时,由于钢轨廓形变化导致轮轨匹配不良,转向架蛇行运动能量增大。此能量通过二系悬挂传递至车体,引起车体异常抖动。     

高速动车组半主动横向减振系统研制

为提升高速动车组在既有客运专线和高速线路之间跨线运行时的车辆运行稳定性和乘客乘坐舒适性，文章基于H∞控制设计研制了一种半主动横向减振系统，该系统主要由控制器、减振器、车体加速度传感器、活塞位移传感器组成。为了验证半主动横向减振系统的性能，将其搭载于某高速动车组进行整车滚振试验，通过施加武广线路谱和胶济线路谱激励，测试车辆在不同速度级下的车体横向振动控制效果。试验结果表明，半主动横向减振系统可以有效衰减车体的横向振动，尤其是0.5～3 Hz的低频振动，幅值可衰减50%以上。     

高速动车组车体异常振动的试验研究

对某高速动车组的车体异常振动进行了车轮踏面测量、车体振动的在线跟踪测试、调头运营以及镟修前后的车体振动对比分析。轮轨磨耗导致轮轨匹配关系在局部区段发生变化,从而导致等效锥度增大影响了车辆的动力学性能;车体异常振动主要表现为9.5 Hz左右的谐振响应,其中调头运营不能解决车体异常振动的问题,但是镟修车轮却能够有效改善车体异常振动问题。得出车体异常振动的根本原因在于轮轨关系的不匹配,从而导致轮轨激扰向上传递引起车体的局部共振。因此不论镟修车轮还是打磨轨道都可以通过改善轮轨匹配关系最终消除车体的异常振动问题。     

高速动车组尾车横向晃动调查研究

某型号高速动车组运行过程中,尾车在新轮状态时出现持续晃动,但反向作头车运行时却不晃动.针对此问题,开展了不同线路表面状态下的车辆晃动特征测试,从悬挂系统振动传递特性、轮轨匹配状态,以及关键零部件性能检测等方面着手,确定了车体产生晃动的原因.结果 表明,尾车横向晃动始于车辆高速通过个别道岔时刻,晃动发生后只能通过降速消除...     

CRH5型动车组万向轴传动系统监控装置研制

经车辆长期运用统计发现,若CRH5型动车组万向轴系统发生万向轴轴承磨损、十字节单元包润滑不良、万向轴平衡块松脱等故障,则最终表现为万向轴动平衡指标超出线路运用标准,即万向轴产生动不平衡附加力矩和传动系统产生异常振动。针对此问题,开发研制了车载万向轴传动系统监控装置,用以实时监测万向轴状态,并可提供故障分级的预警、报警信息。该监控装置在齿轮箱体和电机上安装振动传感器,通过检测万向轴动不平衡引起的振动信号的时频特性,诊断故障信息。通过不同动不平衡万向轴在不同转速下测点加速度响应的仿真分析,以及不同动不平衡万向轴装车线路的验证试验表明,以齿轮箱和电机测点的万向轴转频频段的振动信号为特征量,能较好地反映万向轴的振动状态。     

轮轨异常振动对地铁车辆部件的影响分析

文章针对地铁车辆在长期服役过程中产生的轮轨异常振动问题,从直接影响轮轨关系的轨道不平顺、车轮多边形和钢轨波磨三个方面入手,分析了不同频段内、不同激扰源导致的轮轨异常振动对车辆部件的影响。结果表明:在低频段内,轨道不平顺激扰下,车辆部件的异常振动主要表现为车体和构架的异常振动,车体异常振动降低乘客的舒适性,构架的异常振动加速构架疲劳裂纹的形成;在中高频段内,车轮多边形和钢轨波磨的激扰下,固有频率为中高频率的部件容易被激发,产生异常振动,致使部件(例如一系钢弹簧)出现裂纹、松脱、断裂。文章建议利用车载故障诊断系统来监测全线路的振动情况,当监测到线路轨道不平顺出现异常时,可通过降低列车运行速度来缓解轮轨异常振动;当监测到钢轨波磨和车轮多边形磨耗时,可通过镟轮以及对波磨区间进行打磨等措施来缓解轮轨异常振动。     

在曲线区段减少横向止挡接触以提高铁道车辆的横向乘坐舒适度

为了提高车辆的横向乘坐舒适度,对装有位移控制阀的气动作动器进行了试验研究。该阀依赖于车体与转向架之间的相对位移控制作动器产生的作用力。这种控制能使车体保持在对中位置。运行试验结果表明,作动器能有效降低因车体中心销碰撞横向止挡所造成的冲击。缓解因碰撞导致的车辆横向振动加速度的降低。作动器只靠供给压缩空气就能独立工作,因此,不必给作动器安装电子传感器和控制装置。     

基于载荷辨识技术的轨道-车辆系统状态安全综合评判

随着我国高速铁路的快速发展,如何对轨道-车辆安全运行状态进行评判是一个复杂课题。结合动力学仿真及数据分析,提出基于轮对抬升量及脱轨系数的综合指标对轨道-车辆安全运行状态进行实时监测、评估。考虑到车轮抬升量不好获取的问题,基于载荷辨识技术,提出车轮抬升量的辨识方法并提出整套轨道-车辆安全运行状态监测、评判流程。基于评判流程对轨道-车辆的安全运营状态进行初步评估。     

车体振动评估技术的进展

川崎重工利用试验提出一种新方法,该方法可以准确地预测与车辆运行品质密切相关的车体自振频率。川崎重工的试验表明,车体的自振频率与乘客的多少及乘车状态无关,只是随着乘客的增加,车体振动加速度幅值减小。将乘客看成弹簧进行模型化,用有限元模型进行计算分析,所得结果与试验结果完全一致。因此,乘客对车体振动的影响可以用理论分析的方法来预测。     

降低车体垂向振动的新装置

<正>通常情况下,为提高铁道车辆垂向振动舒适度,一般认为减轻(与车体一阶弯曲振动频率类似)频率接近4⁸ Hz范围的弹性振动是有效的方法。但是,利用一些对策降低了弹性振动的车辆,以及在轨道很不平顺的线路区间运行的车辆在多数情形下,车体刚