抗蛇行减振器特性与高速列车适应性分析

通过试验方法对我国高速列车用抗蛇行减振器特性进行了研究,分析其动态阻尼及动态刚度参数变化情况,在一定的幅值下,抗蛇行减振器动态刚度随着频率值增加而增加,而动态阻尼值随频率增大而减小。同时利用动力学仿真软件SIMPACK对高速列车进行了适应性分析,包括平稳性、车体最大横向加速度以及脱轨系数计算。仿真结果表明:抗蛇行减振器可以兼顾直线稳定性和曲线通过性能,验证了抗蛇行减振器在高速列车实际运用中的优越性和必要性。     

抗蛇行减振器温变特性及其对车辆稳定性影响

为了研究抗蛇行减振器油液温度对其动态特性和车辆稳定性的影响以及抗蛇行减振器服役过程中的温变特性,对我国某高速动车抗蛇行减振器进行了试验和动力学仿真分析。试验结果表明,在油液正常工作温度范围内,减振器吸收的能量、动态阻尼及动态刚度随油液温度的降低而增加;而当油液温度超出抗蛇行减振器油液正常工作范围时,减振器吸收的能量、动态阻尼及动态刚度随油液温度降低而降低。减振器在非正常工作温度范围内服役,2 h内温度和动态特性变化不明显,且减振器没有恢复到正常工作。仿真结果也表明,在油液正常工作温度范围内,蛇行临界速度随油液温度的降低而增大,而当油液温度超出油液正常工作温度范围时,蛇行临界速度随温度降低而降低。     

抗蛇行减振器在高速列车上的应用

讨论了抗蛇行减振器在高速列车上的应用,分析了抗蛇行减振器的特性,给出了减振器阻尼系数和卸荷的范围,特别提到了减振器的串联刚度问题。对抗蛇行减振器的安装位置也提出了建议,并阐述了抗蛇行减振器的安高度对车体结构弯曲振动的影响。     

抗蛇行减振器阻尼孔径变化对高速车辆动力学性能的影响分析

为研究抗蛇行减振器阻尼孔径变化对列车运行稳定性、平稳性、曲线通过能力的影响,通过阻尼孔的压力-流量方程得到减振器输出阻尼力与其阻尼孔径关系,在Matlab中建立减振器阻尼特性模型,分析抗蛇行减振器在不同阻尼孔径时阻尼特性的变化,将不同的阻尼特性曲线输入到Adams/Rail中,分别建立抗蛇行减振器阻尼孔径不同的高速车辆拖车整车模型,对不同抗蛇行减振器阻尼孔径的列车进行多工况分析。结果表明:在稳定性方面,抗蛇行减振器阻尼孔径的减小可以提高列车非线性临界速度。在平稳性方面,阻尼孔径的变化主要影响列车的轮轴横向力和横向平稳性指标,对垂向平稳性影响较小。在通过曲线时,脱轨系数和轮重减载率随着阻尼孔径的减小而降低,但变化不大。     

高速列车抗蛇行减振器温变特性研究

主要从油液温度角度分析了其对抗蛇行减振器本身的动态特性影响以及抗蛇行减振器在低温状态下动态特性变化情况。首先,从试验角度对抗蛇行减振器不同温度下动态特性进行了研究,研究表明,在油液正常工作温度范围内,随着油液温度的降低,减振器吸收的能量越多,动态阻尼和动态刚度也越大,当温度超过了抗蛇行减振器油液正常工作范围,温度越低,减振器吸收的能量、动态刚度、动态阻尼反而会减小。接着,对处于低温(-50℃)非正常工作状态下的抗蛇行减振器的低温特性进行了研究,研究表明低温时,减振器在两小时内无法由非正常工作状态恢复到正常工作状态,油液温度上升不明显,动态刚度、动态阻尼变化也不明显。     

高速车辆抗蛇行减振器可切换模糊控制研究

针对高速列车存在的横向稳定性与曲线通过性能相互矛盾的问题,提出一种可切换模糊半主动控制算法,所建立的控制模型可辨别曲线轨道和直线轨道两种情况,并将抗蛇行减振器活塞速度与理想值的偏差以及偏差变化率作为模糊控制输入变量,对抗蛇行减振器阻尼特性进行调节,改变了传统减振器阻尼特性固定的模式,以适应更多线路几何条件的变化;然后通过SIMPACK软件建立某型高速列车的车辆动力学模型并与Matlab/Simulink建立的控制算法进行联合仿真。仿真结果表明:高速车辆抗蛇行减振器应用可切换模糊控制策略要优于单一切换控制和被动悬挂控制模式,在大大提高车辆直线运行横向稳定性的同时,也保证了车辆具有良好的曲线通过性能。     

市域动车组尾车晃动机理及悬挂参数优化研究

市域动车组在单线隧道内运行时,随着运行速度增加,尾车横向晃动逐渐加大,乘坐舒适性恶化。针对此问题,文章开展了车辆横向振动测试,并对测试数据进行分析,结果表明列车尾部涡流及轨道不平顺波长与车辆滚摆频率耦合是导致尾车横向晃动的主要原因。对此,文章建立了考虑尾车空气涡流的车辆系统动力学模型,分析了车辆悬挂参数及轨道不平顺对列车尾部横向晃动的影响,并对横向减振器阻尼及抗蛇行减振器阻尼进行了优化试验研究,结果表明：降低轨道28 m波长不平顺幅度以及提高横向减振器阻尼和抗蛇行减振器阻尼可以有效改善列车尾部晃动问题。     

抗蛇行减振器动态特性研究

车辆在实际线路运行的过程中,减振器会表现出复杂的动态特性,新减振器与服役过一段时间的减振器表现出的动态特性会有所变化,减振器不同安装长度也会表现出不同的动态特性。主要针对新的抗蛇行减振器与服役一段时间后的减振器以及不同安装长度时的动态特性分别进行了研究。结果表明:减振器在服役一段时间后,动态刚度、动态阻尼均有所下降(小幅值时比较明显),随着幅值的增大,二者之间的变化越来越小;不同安装长度时,随着长度增加,动态刚度、动态阻尼均有所减小,而动态阻尼在低幅以及高幅低频时,随着长度的减小而增大现象比较明显,在高幅高频时,动态阻尼变化不是很明显。     

9600kW大功率交流传动六轴货运电力机车曲线通过性能分析

利用SIMPACK动力学仿真软件对9 600 kW大功率交流传动六轴货运电力机车的曲线通过性能进行全而的动力学计算分析,通过改变一系悬挂刚度、二系悬挂刚度、二系抗蛇行减振器阻尼和二系横向减振器阻尼,分析各结构参数对机车的准静态、动态曲线通过性能的影响,并最终得出各结构参数的最佳取值范围.     

基于3种典型踏面的高速转向架稳定性研究

在分析高速轮轨匹配特征的基础上,以350 km.h-1速度等级的CRH3动车组作为研究对象,应用线性稳定性分析方法绘制高速轮轨空间的稳定安全裕度3维图。线性稳定性计算表明:等效锥度越大,转向架蛇行振动固有频率越高,因而必须不断增强抗蛇行减振器的串联刚度。非线性稳定性仿真计算表明:抗蛇行减振器需要利用其动态液压刚度的非线性形成宽频带吸能特性,以满足衰减蛇行振动、控制蛇行振幅和权衡准静态曲线通过性能等要求。仿真计算得出的动车转向架横向加速度值与实际测试的加速度值相吻合。根据曲线踏面磨耗情况确定了CRH3动车组选用3个典型车轮踏面(XP55,S1002CN和LMA)可以达到的最高商业运营速度。     

一种抗蛇行减振器控制系统在高速动车组中的仿真应用

为协调车辆横向稳定性与曲线通过性之间的矛盾,提出一种抗蛇行减振器的控制系统,并采用ADAMS-Matlab联合仿真的方法在高速动车组中进行了仿真应用。该控制系统以车体两侧高度差为控制变量,该变量可由空气弹簧高度调节阀和压差阀直接提供,不需要额外的传感器。抗蛇行减振器的控制系统可实现对曲线轨道和直线轨道两种情况之间抗蛇行减振器阻尼系数大小的调节。仿真结果表明:抗蛇行半主动控制在不影响动车组横向稳定性的同时,可大大提高车辆曲线通过时的安全性能。     

抗蛇行减振器动态模型对高速列车横向平稳性影响

为了克服传统油压减振器模型不能反映其动态特性对高速列车横向平稳性的影响.文中基于流体力学、工程热力学、结构力学等理论,建立一种包含压力缸、常通孔、储油缸、回油阀、卸荷阀的抗蛇行减振器动态模型,并利用Simulink建立其计算机仿真模型.对比试验结果表明:抗蛇行减振器动态模型仿真计算的示功图与试验结果吻合较好,能够体现抗...     

机车抗蛇行减振器参数对临界速度的影响分析

以某型宽轨电力机车为研究对象,将抗蛇行减振器等效为Maxwell模型,建立了带二系悬挂的三轴刚性转向架横向动力学模型,利用蛇行运动线性稳定性理论,推导了转向架的临界速度计算方程,研究了不同二系横向刚度下抗蛇行减振器串联刚度和结构阻尼对临界速度的影响并给出建议参数。研究结果表明:为达到更高的临界速度,在确定的二系横向刚度下,串联刚度和结构阻尼存在最优值和饱和值,且较大的串联刚度应匹配较大的结构阻尼,较小的串联刚度应匹配较小的结构阻尼;在满足这一匹配原则的基础上,二系横向刚度较大时,与其匹配的串联刚度应较大、结构阻尼应较小,二系横向刚度较小时,与其匹配的串联刚度应较小、结构阻尼应较大。建议抗蛇行减振器串联刚度取50 MN/m,结构阻尼取8 MNs/m。     

不同抗蛇行减振器对动车组蛇行失稳的影响研究

以CRH3型动车组为研究对象,研究了不同抗蛇行减振器对动车组一次蛇行和二次蛇行的影响规律。分析结果表明:T60抗蛇行减振器可以有效抑制车体的一次蛇行运动,但是对转向架的二次蛇行运动抑制能力不足;相反T70抗蛇行减振器可以大大提高转向架的二次蛇行运动稳定性,而对车体的一次蛇行失稳抑制能力不足。研究结果表明,理想的抗蛇行减振器应具备低频下体现小刚度和小阻尼特性,而高频下体现大刚度和大阻尼特性,从而保证CRH3型动车组可以适应不同线路条件、不同磨耗踏面的轮轨匹配要求,避免转向架失稳报警和晃车的发生。     

基于初态激扰法的铁道车辆蛇行运动不稳定极限环求解

针对铁道车辆蛇行运动分岔图中不稳定极限环通过整车动力学仿真求解困难的问题，提出直接积分求解不稳定极限环的方法——初态激扰法。该方法利用多体系统动力学软件Simpack建立高速列车动力学模型，采用Matlab软件对拟周期解进行动态加权调整后作为车辆系统主要部件的初始状态，在光滑轨道上时域积分获取刚体运动状态，在轮对横移幅值随运行速度变化的分岔图中绘制不稳定极限环及平衡点和稳定极限环，从而得到完整的车辆蛇行运动分岔图。以某高速列车为例，基于初态激扰法求解不同轮轨接触工况和抗蛇行减振器故障工况下蛇行运动分岔曲线。结果表明：新轮和磨耗轮工况的车辆蛇行运动分别对应Hopf亚临界分岔和超临界分岔行为，且磨耗轮工况下蛇行运动由亚临界分岔变为超临界分岔；不改变抗蛇行减振器阻尼仅减小卸荷力，对车辆Hopf分岔临界速度没有影响，但会降低车辆LPC (Limit Point Bifurcation of Circles)分岔临界速度并减小不稳定极限环的幅值，从而降低车辆横向稳定性。     

抗蛇行减振器串联刚度对高速动车组运行稳定性的影响

介绍了抗蛇行减振器的简化模型——Maxwell模型,采用SIMPACK软件建立某高速动车组拖车模型,基于非线性稳定性和线性稳定性分析,研究了不同一系纵向定位刚度和等效锥度下抗蛇行减振器串联刚度对临界速度的影响。研究结果表明,与不同的一系纵向定位刚度和等效锥度相匹配,抗蛇行减振器串联刚度对车辆系统稳定性的影响是有差异的,在不同一系纵向定位刚度和等效锥度下抗蛇行减振器串联刚度有不同的最佳值。     

不同油液流动类型的抗蛇行减振器特性对比研究

为了保证铁道车辆能安全、稳定的运行,在车辆转向架上加装柔性的阻尼装置是通常的做法。在车辆的悬挂系统中,抗蛇行减振器对于车辆的稳定性起到了关键的作用。抗蛇行减振器就其结构而言有3种不同的形式:油液单向流动式、油液双向流动式和电磁阀控制式。通过对不同油液流动类型的抗蛇行减振器结构和工作原理的分析,建立它们的液压数值模型以及与车辆模型结合的联合仿真模型,通过仿真讨论抗蛇行减振器动态特性的区别以及对车辆稳定性的影响。结果表明油液单向流动式减振器拉伸、压缩特性大致相同,而油液双向流动式抗蛇行减振器拉伸、压缩特性对称率相对较低,同时随着相对位移速度的提高,这种不对称的情况愈加严重;在车辆动力学仿真结果中前者的联合仿真模型相对后者也表现出较小的波动,因此在使用油液双向流动式抗蛇行减振器的时候,应该尽量提高拉伸、压缩特性的对称率;同时选择合适的结构参数能有效改善车辆的动力学性能。     

动力集中动车组动力车直线运行晃车问题研究

针对动力集中动车组动力车直线运行时出现的晃车问题开展试验研究和仿真分析。首先通过线路试验数据的对比,分析了仅调整轴箱拉杆关节刚度和抗蛇行减振器关节刚度的效果,研究了晃车问题与轮轨等效锥度、抗蛇行减振器安装角度的关联性。然后借助于动力学分析软件建立了动力学仿真模型,成功复现了该车在历次实车试验期间曾出现的各种晃车现象,从而验证了仿真模型的正确性。在此基础上通过动力车模态分析研究了晃车现象的机理。结果表明:动力车直线运行晃车现象是由于在小的轮轨等效锥度和大的抗蛇行减振器安装角度条件下,动力车车体存在阻尼比很小的二阶蛇行模态,也即由于抗蛇行减振器安装角度不当而引起的低等效锥度下的车体蛇行失稳问题。     

减振器橡胶节点刚度对铁道客车系统临界速度的影响

建立考虑抗蛇行减振器和二系横向减振器橡胶节点刚度的铁道客车横向振动系统数学模型，通过变量变换得到便于数值积分求解的客车系统运动微分方程组，给出线性和非线性临界速度的近似计算方法。以1辆高速客车为例，比较考虑和不考虑减振器橡胶节点刚度情况下客车系统在直线和圆曲线轨道上临界速度的差别，重点研究抗蛇行减振器和二系横向减振器的橡胶节点刚度对客车系统临界速度的影响。结果表明：抗蛇行减振器橡胶节点刚度对客车系统临界速度有一定影响，而二系横向减振器橡胶节点刚度对客车系统临界速度的影响较小；直线轨道上客车系统的线性和非线性临界速度大于曲线轨道上的值，且线性临界速度高出的值更大些；客车系统在直线轨道上的线性临界速度与非线性临界速度的差值也大于曲线轨道上的值。     

减振器安装刚度对径向转向架机车横向动力学性能的影响

首先通过仿真软件SIMPACK建立了一种2C0径向转向架机车模型,在该模型中,分别考虑了一系抗摇头减振器、二系横向减振器和二系抗蛇行减振器的端部安装刚度对机车横向动力学性能的影响。其中主要分析了上述3种减振器的端部安装刚度对机车横向平稳性、抗蛇行运动稳定性和机车的曲线通过性能的影响,并提出了相应的建议。