轨道高低不平顺激励下的车体振动仿真

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不同截止频率下轨道不平顺对车辆垂向振动的影响

不同截止频率下轨道不平顺对车辆垂向振动的影响
本文 通过 对 2种头 型高 速列 车模 型在 不 同状 态下 所 进 行 的风洞 试验 , 出 了以下 结论 : 得 ( )2种列 车各 节 段 的 气 动力 和 力 矩 随侧 偏 角 的 1 变 化 规律是 一致 的 , 化 车 头 车 的气 动 阻力 特 性 优 于 优
[] J .机 车 电传 动 ,2 0 ,5 :o 4 . 0 3 ( )4 一 5 [ ] 杨 俊 杰 ,李 强 , .2 0k h电力 机 车 气 动 性 能 风 洞 试 验 与 数 3 等 0 m/ 值模 拟 [] J .北 京 交 通 大 学 学 报 , 0 7 3 () 1 — 1 . 2 0 ,1 4 :4 7
结 果 表 明 , 抑 制 车体 垂 向振 动 的 角度 出发 , 严 格 控 制 1 从 应 0 m~ 3 波 长 的轨 道 不 平顺 。 Om
关 键 词 : 铁 车辆 ; 道 不 平 顺 ; 适 性 ; 止频 率 ; 向振 动 地 轨 舒 截 垂 中图 分 类 号 : 7 . 1 U2 O 1 文献标识码 : B
61 — 6 8 1 1.
明显 大 于原 型 车 。2种 列 车 其 他 气 动 特 性 在 一9 。 0 ~ 9 。 偏 角范 围 内的差 异很 小 。 0侧 列 车 综 合 空 气 动 力 性 能 研 究 2 梁 “ 高
3 结 论
特性 的风洞试 验研 究 , 为 高速 列 车 的选 型 以及 气 动 可
外 形优化 提 供参考 依据 。
参考文献 : E] 战 培 国. 国外 车 辆 风 洞 及 气 动 模 拟 测 试 技 术 综 述 [ .第 八 届 全 1 A]
国 风工 程 和 工 业 空 气 动 力 学 学 术 会 议 论 文 集 [ . 川 2 1 : c] 银 I: 0 0

模拟轨道不平顺激励下车辆振动台架试验方法

模拟轨道不平顺激励下车辆振动台架试验方法
轨道不平顺试验流程如图 2 所示。
安装车辆
布置测点
创建激励 信号
计算参数
处理数据
加载与 采集数据
图 2 轨道不平顺试验流程
首先将被试车辆安装于试验台的轮对支撑梁上 (见图 1);根据试验测试的参数布置测点;采用 matlab 软件创建激励信号,控制试验台的 8 个垂向 作动器和 4 个横向作动器的运动位移和振动频率, 来模拟轨道不平顺的线路状态和车辆运行速度;按 试验要求加载,并采集和处理数据;使用测试数据 计算被试车辆参数。
摘 要:轨道不平顺是影响铁路车辆轮轨动态作用力和车辆平稳性的主要因素之一。车辆受轨道不平 顺激扰时的性能,需在线路上开展测试。但组织线路试验受到较多限制,且线路激扰的随机性较难重复。 基于铁路货车疲劳与振动试验台,提出一种模拟轨道不平顺激励下车辆振动台架试验方法,可获取单个车 辆受轨道不平顺线路激扰时的车辆性能。介绍试验台组成、参数测试和激励信号的创建方法。将台架试验 应用于某型转向架研制中,获取了该转向架与 C70 车体配装时的车辆性能。在运输技术中心 (TTCI) 进行线 路试验,验证了台架试验方法的合理性、实用性、有效性。
1 试验台组成及试验流程
1.1 组成 轨道不平顺试验采用的试验台主要由控制系
统、4 个横向作动器、8 个垂向作动器、4 个轮对 支撑梁、数据采集系统等部分组成。试验台组成如 图 1 所示。
从图 1 看出,控制系统向各轮对支承梁对
2020 年 2 月( 总第 400 期 )
·19·
检验与认证
计 算 机
数据采集系统
模拟轨道不平顺激励下车辆振动台架试验方法
1
2
3
4
控 制 系 统
激励信号
激励信号

铁路轨道不平顺模拟的一种新方法

铁路轨道不平顺模拟的一种新方法

功率谱密度函数由于其直观性 ,以及同其它一些统计量有着变换关系 ,从而成为一个最主
要的统计特性。
美国学者将铁路轨道不平顺的功率谱密度函数表示为
水平不平顺
G(k) =
(k2+
8πAckc2 k2c ) (k2+ k2s )
( 1)
方向及高低不平顺
G(k)=
2πAνkc2 (k2+ kc2 )k2
( 2)
第 19卷第 6期 1 9 9 7年 12月
铁 道 学 报 JO U RN A L O F T HE C HIN A R AILW AY SO CIET Y
V ol. 19 N o. 6 December 1997
铁路轨道不平顺模拟的一种新方法
王元丰
王 颖
王东军
(北方交通大学 北京 ) (清华大学 北京 ) (中 国船舶总公司 北京 )
9. 701× 10- 2k2+
10- 2 2. 666×
10-
5
rad2
/(
cy c·
m- 1 )
( 8)
文献 [ 4]的初步研究显示国内铁路轨道不平顺状况与美国的基本相同。因而一些文献在研
究轨道不平顺时采用美国的功率谱密度。
3 轨道不平顺的数值模拟
轨道不平顺是一个随机过程 ,可从实测波形选取某段采用 ,也可以根据已知功率谱密度函 数的拟合表达式进行数值模拟。 常用的轨道不平顺数值模拟方法主要有下面几种方法: 3. 1 二次滤波法 [7 ]
这种方法是目前轨道不平顺数值模拟的主要方法。文献 [ 4, 8 ]均采用二次滤波法。其具体 模拟步骤为:
( 1) 将里程为 L 的一段被模拟线路划分成 N 等分 ,每等分的长度 ΔL = L /N; ( 2) 产生均布于 ( 0, 1)区段的随机数列 U ,随机数列 U 是 u1 , u2 , . . . , um- 1所组成。 产生随 机数列 U 的方法有很多种 ,文献 [ 9, 10]对此有详尽的说明 ; ( 3) 用 Box -muller方法改变每两个 ( ui , ui+ 1 )随机数成为两个高斯分布随机变量

高速列车减振机构的设计与仿真

高速列车减振机构的设计与仿真

高速列车减振机构的设计与仿真近年来,高速列车的出行已经成为人们生活中非常重要的一部分。

高速列车的快速运行给人们带来了便利,但同时也带来了很多振动和噪音问题。

因此,设计和仿真一种有效的减振机构,能够大大提高高速列车的运行稳定性和乘坐舒适度。

一、高速列车振动问题的研究高速列车在高速运行过程中,会受到路轨不平、风压、空气动力等多种因素的影响,从而产生振动。

这些振动不仅会影响列车的运行稳定性,还会对车内乘客的舒适度产生重要影响。

因此,减振机构的设计成为了高速列车研究的重要课题之一。

二、减振机构的设计原理减振机构的设计主要通过改变列车的振动特性,达到减少车体振动的目的。

常见的减振机构包括弹簧减振器、液体减振器、液体弹簧减振器等。

这些减振机构通过吸收和分散车体的振动能量,从而减轻列车的振动。

三、减振机构的仿真方法在减振机构的设计过程中,仿真是一种非常重要的方法。

通过仿真,可以模拟车体在实际运行过程中的振动情况,从而评估减振机构的设计效果。

常用的减振机构仿真软件有Ansys、ADAMS等,通过这些软件可以对减振机构进行各种参数的优化,进一步提高减振机构的效果。

四、应用实例:中国高速列车的减振机构设计中国高速列车作为世界上最大和最快的高速铁路网络,其减振机构设计也是全球研究的重点之一。

例如,中国的CRH380A型高速列车在设计过程中,采用了多种减振机构,包括弹簧减振器、液体减振器等。

通过对这些减振机构进行仿真和实验,CRH380A型高速列车的振动和噪音问题得到了有效的解决,提高了列车的运行稳定性和乘坐舒适度。

五、未来的发展方向随着科技的不断进步和人们对高速列车乘坐舒适度的要求越来越高,减振机构的设计也在不断发展。

未来,减振机构的设计将更加注重减少列车的振动和噪音,并提高列车的运行效率。

同时,新材料和新技术的应用也将为减振机构的设计带来更大的突破。

六、结语设计和仿真高速列车减振机构是提高列车运行稳定性和乘坐舒适度的重要手段。

轨道不平顺激励下车辆-桥梁垂向随机振动方差解法

轨道不平顺激励下车辆-桥梁垂向随机振动方差解法

轨道不平顺激励下车辆-桥梁垂向随机振动方差解法晋智斌;强士中;李小珍【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2008(030)006【摘要】提出时滞多维非白噪声轨道不平顺激励下车辆桥梁垂向随机振动的时域分析方法.采用白噪声滤波法模拟单轮对下的不平顺,在宽频带内识别滤波器参数以实现波长选择功能.基于Pade近似构造累次时滞滤波器以反映各轮对下不平顺之间的时滞关系.结合成型和时滞滤波器,构造以一致白噪声为输入、时滞多维非白噪声不平顺为输出的合成滤波器.建立车辆桥梁垂向振动模型,并与合成滤波器联立得到一致白噪声激励下的车-桥-滤波器扩阶状态方程.继而提出求解此扩阶时变系统随机振动方差响应的递推算法.算例结果与Monte Carlo模拟法符合良好,表明该方法具有足够的精度,且对时间步长不敏感.【总页数】6页(P63-68)【作者】晋智斌;强士中;李小珍【作者单位】西南交通大学,土木工程学院,四川,成都610031;西南交通大学,土木工程学院,四川,成都610031;西南交通大学,土木工程学院,四川,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U441.3【相关文献】1.传统车辆模型与车辆-轨道耦合模型的垂向随机振动响应分析及比较 [J], 陈果;翟婉明;蔡成标2.基于逆虚拟激励法的垂向轨道不平顺功率谱识别 [J], 张健;赵岩;张亚辉;钟万勰3.随机不平顺激励下磁浮车辆轨道梁动力响应 [J], 时瑾;魏庆朝;万传风;邓亚士4.考虑轮轨非线性接触的车辆-轨道-桥梁垂向耦合系统随机振动分析 [J], 刘付山; 曾志平; 郭无极; 朱志辉5.轨道不平顺激励下高速磁浮列车垂向动力学仿真 [J], 邹逸鹏;刘放;庞振华;唐语;吴涛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

地铁轮轨耦合不平顺激励对轨道振动影响分析

地铁轮轨耦合不平顺激励对轨道振动影响分析

第 38 卷第 5 期Vol.38 No.5工 程 力 学2021年5 月May2021ENGINEERING MECHANICS191文章编号:1000-4750(2021)05-0191-08地铁轮轨耦合不平顺激励对轨道振动影响分析马 蒙1,李明航1,谭新宇1,曲翔宇1,张厚贵2(1. 北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;2. 北京市劳动保护科学研究所, 北京 100054)摘 要:轮轨动态输入激励直接影响车辆-轨道耦合模型的计算结果。

目前在地铁列车环境振动振源研究中,大多只考虑了轨道不平顺的激励而忽略了车轮不圆顺的影响。

为了构建地铁轮轨耦合不平顺激励、综合分析轨道不平顺以及车轮、钢轨的磨耗状态对轨道动力响应的影响,对一列地铁列车进行了车轮不圆顺的现场测试,同时对一段区间隧道内的轨道不平顺和钢轨粗糙度均进行了测试。

基于车辆-轨道耦合频域解析模型计算了轨道动力响应,比较了不同轮轨激励模式对计算结果的影响。

同时,在同一区间隧道内实测了钢轨振动响应,用以验证不同激励模式计算结果的准确性。

结果表明:美国谱和Sato谱会低估车轮不圆顺典型波长控制频段的振动响应,从而难以准确获得8 Hz~200 Hz频段的振动响应;按能量叠加方法获得的轮轨耦合不平顺谱可反映完备的轮轨激励信息,以此作为激励,在8 Hz~200 Hz频段,可计算获得与实测值更相近的模拟计算结果。

关键词:地铁;车轨耦合动力学;功率谱密度;车轮不圆顺;轨道不平顺;钢轨粗糙度中图分类号:U260.11+1 文献标志码:A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0421INFLUENCE ANALYSIS ON TRACK VIBRATION DUE TO COUPLED IRREGULARITY EXCITATION OF METRO WHEEL-TRACKMA Meng1 , LI Ming-hang1 , TAN Xin-yu1 , QU Xiang-yu1 , ZHANG Hou-gui2(1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;2. Beijing Institute of Labor Protection Science, Beijing 100054, China)Abstract: The input wheel-track dynamic excitation directly affects the calculation results of vehicle-track coupled models. Nowadays, in the research of metro-train induced environmental vibrations, only the track irregularity excitation was considered but the effect of wheel roughness was ignored. To establish a metro wheel-track coupled excitation and to comprehensively analyze the influences of track irregularity, the out-of-round wheels of a metro train were measured, and the track irregularities and rail roughness in a metro running tunnel were also measured. Based on the vehicle-track coupled analytical model in the frequency domain, the track dynamic responses were calculated, and the influences on the results of different wheel-track simulations were compared. Furthermore, the rail vibrations were measured in the same metro running tunnel, which were used to validate the calculation accuracy by different simulations. The research results indicate that: the vibration responses will be underestimated in typical frequency band domination by wheel irregularities using the US irregularities power spectrum density (PSD) and Sato irregularities PSD, and accordingly, it is difficult to obtain the accurate vibration responses between 8 Hz and 200 Hz. The wheel-rail coupled irregularity PSD obtained by energy superposition can reflect the complete wheel-rail excitation information, which can be used to obtain the accurate simulation results between 8 Hz and 200 Hz.收稿日期:2020-06-30;修改日期:2020-09-09基金项目:国家自然科学基金项目(51978043)通讯作者:马 蒙(1983−),男,四川成都人,副教授,博士,主要从事轨道交通环境振动研究 (E-mail: ***************.cn).作者简介:李明航(1991−),男,辽宁朝阳人,博士生,主要从事地铁环境振动影响与预测研究(E-mail: *****************.cn);谭新宇(1994−),男,山东诸城人,博士生,主要从事地铁车辆轨道动力学研究 (E-mail: *****************.cn);曲翔宇(1994−),男,山东威海人,博士生,主要从事轨道交通环境振动研究(E-mail: *****************.cn);张厚贵(1982−),男,贵州安顺人,助理研究员,博士,主要从事地铁环境振动与轮轨动力磨耗研究(E-mail: *********************).Key words: metro; vehicle-track coupled dynamics; power spectral density; wheel out-of-round wear; track irregularity; rail roughness地铁列车运行引起的振动由车辆、轨道相互作用产生,经由轨道结构、隧道结构、地层及建筑基础,传至敏感建筑内部引起结构振动及二次噪声,对楼内居民生活和建筑功能造成潜在影响。

基于轨道不平顺地铁车辆动力学分析

基于轨道不平顺地铁车辆动力学分析

基于轨道不平顺地铁车辆动力学分析摘要:轨道不平顺是使车辆产生振动的一个主要的外部激励,轨道局部不平顺则会引起车辆产生强烈的瞬时振动。

在车辆的动力学仿真计算中,轨道激励是车辆系统不可或缺的外部激励。

关键词:地铁车辆;轨道不平顺;动力学性能1轨道不平顺概述轨道不平顺是指铁路轨道的轨面磨耗和轨道的几何形状发生了改变,而使轨道处在不平顺的状态,一般是由于列车运行中车轮与线路轨道的之间相互作用引起的。

轨道不平顺一般分为四类:钢轨顶面沿轨道纵向高低不平的轨道垂向不平顺、钢轨顶面沿轨道的左右两轨对应点的高低不平的轨道水平不平顺、钢轨横向沿轨道纵向的凹凸不平的轨道横向不平顺以及左右两轨横向间距沿轨道纵向的距离偏差的轨距不平顺。

轨道不平顺对列车的平稳性、舒适性和安全性都有很重要的影响,它是引起列车振动、轮轨间作用力增大的主要原因,也是轨道方面直接限制列车速度的主要因素。

轨道随机不平顺由于其形成的因素众多,往往表现出随机性。

在线路的特定结构处或偶然地点(如线路局部病害处)产生的轨道几何参数的偏差称为轨道局部不平顺。

局部不平顺对机车车辆运行的安全有重大影响,机车车辆行经单个轨道局部不平顺会引起机车车辆产生强烈的瞬时振动;机车车辆行经连续出现好几个局部不平顺时,在不利的场合下,激励的频率有可能接近机车车辆的共振频率而激起大的振动。

某些局部位置的轨道不平顺,或幅值较大,或形状特殊。

这些突出的局部不平顺往往引起很大的车辆响应,造成车体异响、轮对踏面磨耗异常等故障。

2列车牵引电机的悬挂与定位列车牵引电机的安装需要通过五根垂向吊杆吊挂在一个转向架的前后两根均衡梁上,同时为了限制直线电机的横向摆动,在电机与构架间又设置了两根横向支承杆,为传递牵引力在直线电机中轴线位置设置了一根具有一定长度的牵引拉杆,使得牵引力可以从电机直接传递到构架。

车下各类设备、箱体在安装过程中要仿照牵引电机的悬挂与定位方法进行设计安装,通过车辆动力学分析保证车辆平稳性、稳定性。

提速线路轨道不平顺波长的动力仿真_辛涛

提速线路轨道不平顺波长的动力仿真_辛涛

文章编号:1673-0291(2010)06-0021-05提速线路轨道不平顺波长的动力仿真辛 涛,高 亮,曲建军(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘 要:基于耦合动力学理论,利用有限元方法建立了车辆-轨道耦合系统振动分析模型,输入不同截止波长的不平顺数据进行动力仿真计算,以确定轨道不平顺管理波长范围.高低不平顺主要影响车体的沉浮和点头运动,引起车体垂向加速度增大;轨向不平顺主要影响车体的侧滚和摇头,引起车体横向振动加速度增大.长波不平顺的影响主要体现在车体振动上,因此本文选定车体加速度作为确定不利波长的判定指标,对提速线路200km/h 和250km/h 速度下轨道不平顺波长管理的范围进行了探讨,并提出了提速线路轨道不平顺波长管理的建议.关键词:轨道不平顺;不利波长;动力仿真;有限元法中图分类号:U21113 文献标志码:ADynamic Simulation Study on Wavelength of TrackIrregularities in Raising Speed RailwayX IN T ao,GA O L iang ,Q U Jianj un(School o f Civil Engineer ing ,Beijing Jiaotong U niversity ,Beijing 100044,China)Abstract:Based on coupling dynamics theory,vehicle -track coupling system v ibration analysis model w as established by using finite element method.Dynam ic calculations w ere carried out by inputting ir -reg ularity data of different cutoff w avelengths into the model,in order to determine the w aveleng th ranges of track irreg ularities required control.Vertical irregularity m ainly influences bouncing and pitching vibration of car -body,and increases the vertical acceleration of car -body.Alignment irregular -ity mainly influences side rolling and sw ing v ibration of car -body,and increases lateral acceleration of car -body.Considering track irregularities of long wavelengths having great influences on vibration of car -body,car -body acceleration w as selected as the index to determ ine the unfavorable w avelength of track irregularities.Management w aveleng th ranges of track irregularities in raising speed railw ay un -der 200km/h and 250km/h driving condition w ere discussed,and some suggestions on the manage -ment of track irregularities in raising speed railw ay were put forw ard in the end.Key words:track irreg ularity;unfavorable waveleng th;dynamic simulation;finite element method 收稿日期:2009-07-06基金项目:国家自然科学基金资助项目(50878018);国家/8630计划项目资助(2007AA11Z129);铁道部科技研究开发计划项目资助(2005G002)作者简介:辛涛(1985)),男,山东潍坊人,博士生.email:06115246@.高亮(1968)),男,山东滕州人,教授,博士,博士生导师.当行车速度提高时,有影响的轨道不平顺波长范围也随之增大,高速行车条件下必须控制的波长范围大为增加[1].列车高速运行的安全性、平稳舒适性是建立在轨道高平顺性基础上的,因此,必须充分认识高速行车条件下各种轨道不平顺的影响,严格控制轨道的平顺性.高速铁路比较发达的国家如日本和德国等,都已经认识到了长波长轨道不平顺的危害性,并针对第34卷第6期2010年12月北 京 交 通 大 学 学 报JOU RN AL O F BEIJIN G JIAOT O NG U N IV ERSI T YV ol.34N o.6Dec.2010长波长不平顺制定了专门的管理标准.随着铁路大提速的持续开展,我国也逐渐认识到了长波长轨道不平顺管理的重要性,并从长波长不平顺的检测、养护维修、管理标准等方面进行了探索和研究[2-8].在高速行车条件下,长波不平顺对车体振动的影响变得不可忽视[1].本文作者通过建立车辆-轨道耦合系统振动分析模型,研究了提速线路轨道不平顺对车辆振动的影响规律,重点研究轨道不平顺波长与车辆振动之间的关系,并确定了轨道不平顺的不利波长范围.1 车辆-轨道耦合系统振动分析模型运用耦合动力学思想[9],建立了车辆-轨道耦合系统振动分析模型.系统振动分析模型由车辆模型和轨道模型按照一定的轮轨运动关系联系起来.车辆模型视为由车体、转向架和轮对等刚体,以及一系、二系悬挂等弹性元件组成的二系悬挂多刚体多自由度系统.轨道模型按照轨道结构的特点离散为不同的有限单元,如钢轨被离散为弹性点支承欧拉梁单元.将车辆和轨道看作一个联合动力体系,以轮轨接触为界面,分别建立车辆和轨道的运动方程,两者之间通过轮轨的几何相容条件和相互作用力平衡条件来联系.111 车辆模型根据车辆的结构形式、悬挂特性,将车体、转向架及轮对均视为刚体,车辆模型就变成由车体、转向架与轮对组成的多刚体系统,彼此之间通过两系弹簧阻尼器元件连接,见图1.(a)侧视图(b)俯视图图1 车辆模型示意图F ig.1 Diagram of vehicle model在车辆-轨道耦合系统振动分析模型中,车体和转向架各有5个自由度,即沉浮、点头、横移、侧滚和摇头;每个轮对具有4个自由度,即沉浮、横移、侧滚和摇头,不考虑车轮转速不均匀产生的回转.具有二系悬挂的整车模型示意图如图1.112 轨道模型本文以高速铁路有砟轨道为例进行研究,在轨道模型中,只考虑钢轨的弯曲变形,而不考虑其剪切变形,钢轨单元在横向和垂向上均看作弹性点支承等截面梁.轨枕单元在垂向上看作连续弹性基础上的等截面梁,在横向上则视作质量块来处理.113 轮轨相互作用模型轮轨之间的耦合作用,通过轮轨接触来实现.根据H ertz 非线性弹性接触理论计算轮轨法向力,根据Kalker 线性蠕滑理论计算蠕滑力,并用Johnson 和Vermeulen 理论进行非线性修正.图2给出了车辆-轨道耦合系统振动分析模型的示意图.(a)侧视图(b)后视图图2 车辆-轨道耦合系统振动分析模型示意图F ig.2 Diagr am of vehicle -track coupling systemv ibration analysis model将车辆的运动方程和轨道的运动方程联立,得到车辆-轨道耦合系统的运动方程M v v 00M tt &D v &D t+C vv C vtC t v C t tÛD v ÛD t+K vv K v t K tv K tt D v D t =P vP t(1)22北 京 交 通 大 学 学 报 第34卷式中:[M]、[C]、[K]分别表示质量、刚度和阻尼矩阵,D 、ÛD 、&D 、P 分别表示位移、速度、加速度和荷载向量,下标v 和t 分别表示车辆和轨道.求解方程(1),可以得到系统各部分的动力响应及相关指标.模型的建立和求解,都是利用自编的Fortran 仿真计算程序来完成.对于上述计算模型的正确性,已与既有其他的自编程序、ADMAS/Rail 动力学分析软件及实测数据进行了对比、验证,从线形和量值上证明了模型的正确性.114 计算参数选取轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要根源,对行车平稳舒适性和行车安全都有重要影响.在车辆-轨道耦合系统振动分析模型中,输入轨道不平顺作为外部激励.轨道不平顺与轨道结构、运输条件和维修手段等多种因素相关,一般由轨检车检测获得.本文采用的是青岛)济南段轨检车的实测不平顺数据,见图3.(a)轨向不平顺(b)高低不平顺图3 实测轨道不平顺数据Fig.3 M easured track ir reg ularity data车辆采用CRH2动车组参数,定距1715m,轴距215m.动车车体质量3916t,构架质量312t,轮对质量210t;拖车车体质量3414t,构架质量216t,轮对质量211t.采用60kg/m 钢轨,弹性模量为205900MPa;扣件间距016m.2 动力仿真计算结果及分析对轨检车实测不平顺数据分别按截止波长20m 、30m 、40m 、45m 、50m 、55m 、60m 、65m 、70m 、75m 、80m 、85m 、90m 、95m 和100m 进行滤波,得到多个数据文件,分别输入到仿真计算程序中作为系统的激励.轨道不平顺种类很多,影响因素也不相同,本文仅以高低和轨向不平顺为例进行研究,下面给出以车体加速度为不利波长判定标准的结果.不同种类的轨道不平顺对车体振动的影响不同,高低不平顺主要影响车体的沉浮和点头运动,使车体垂向加速度增大;轨向不平顺主要影响车体的侧滚和摇头,使车体横向加速度增大,这与相关文献[10]的结论一致.因此,本文根据车体垂向加速度来确定高低不平顺的不利波长范围,根据车体横向加速度来确定轨向不平顺的不利波长范围.下面给出了不同速度下车体重心处加速度的平均值、最大可能值和不平顺波长的关系曲线,其中最大可能值是具有9917%保证率的统计值.211 车速200km/h 条件下的计算结果车速200km/h 条件下车体垂向加速度与高低不平顺波长、车体横向加速度与轨向不平顺波长的关系曲线见图4和图5.(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图4 车速200km/h 车体垂向加速度与高低不平顺波长关系曲线Fig.4 Relationship curve between car -body verticalacceleration and vertical pr ofile irregularitywavelength at 200km/h23第6期 辛 涛等:提速线路轨道不平顺波长的动力仿真(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图5 车速200km/h 车体横向加速度与轨向不平顺波长关系曲线Fig.5 Relat ionship curve between car -bodylater al acceleration and alignment ir regularity waveleng th at 200km/h从图4可以看出,对于高低不平顺,随着波长范围的扩大,车体垂向加速度整体上呈增大趋势.当不平顺波长大于90m 时,车体垂向加速度趋于稳定.从图5可以看出,对于轨向不平顺,车体横向加速度呈现明显的/台阶式0变化,波长20m 时一个台阶,30m 到55m 一个台阶,70m 以上一个台阶.台阶之间加速度差别较大,台阶内加速度基本不变.车速200km/h 情况下,当不平顺波长大于70m 时,车体横向加速度趋于稳定.212 车速250km/h 条件下的计算结果车速250km/h 条件下车体垂向加速度与高低不平顺波长、车体横向加速度与轨向不平顺波长的关系曲线见图6和图7.从图6可以看出,对于高低不平顺,随着波长范围的扩大,车体垂向加速度整体上呈增大趋势.当不平顺波长大于90m 时,车体垂向加速度趋于稳定.从图7可以看出,对于轨向不平顺,车体横向加速度呈现明显的/台阶式0变化,波长20m 时一个台阶,30m 到60m 一个台阶,75m 以上一个台阶.台阶之间加速度差别较大,台阶内加速度基本不变.车速250km/h 情况下,当不平顺波长大于75m 时,车体横向加速度趋于稳定.车体的自振频率f 多在1H z 左右,当不平顺的激扰频率与之相等或者接近时,车体就会产生强烈(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图6 车速250km/h 车体垂向加速度与高低不平顺波长关系曲线Fig.6 Relationship curve between car -body verticalacceleration and vertical pr ofile irregularitywavelength at 250km/h(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图7 车速250km/h 车体横向加速度与轨向不平顺波长关系曲线Fig.7 Relat ionship curve between car -body later al acceleration and alignment irregularity wavelengthat 250km/h的谐振,恶化旅客乘坐的舒适性,日本高速新干线就曾遭遇这样的/1Hz 问题0[1,10-11].当列车以速度v24北 京 交 通 大 学 学 报 第34卷运行时,引起车体强烈谐振的轨道不平顺波长K= v/f.可见,随着列车速度的提高,引起车体谐振的不平顺波长也随之增大.我国干线提速前,波长30 m以上的不平顺影响小,可忽略不计,轨检车可测的波长范围为1~30m[1].但列车提速后长波不平顺影响不可忽视,必须增大轨检车可测波长的范围.需要检测的不平顺范围需要根据线路上运行的车辆的自振频率和行车速度来确定.在本文的计算条件下,车速达到200km/h时,高低不平顺的管理波长应不低于90m,轨向不平顺的管理波长应不低于70m;行车速度达到250km/h时,高低不平顺的管理波长应不低于90m,轨向不平顺的管理波长应不低于75m.3结论利用建立的车辆-轨道耦合系统振动分析模型,对提速线路轨道不平顺波长进行了仿真计算和研究,主要研究结论有:1)随着行车速度的提高,有影响的轨道不平顺波长范围有了明显的扩大,长波不平顺对车体振动的影响变得不可忽视.对于行车速度200~250km/ h的提速线路,建议高低不平顺的管理波长不低于90m,轨向不平顺的管理波长不低于75m.2)提速线路轨道不平顺波长相比有了较大的增加,传统的检测手段需要改进和提高.由于轨道不平顺的管理涉及多个方面,建议对现有的轨道不平顺管理方法进行综合改进,如提高轨检车的检测范围、在工务维修方面制定更严格的标准等,从多个方面综合入手才能取得更好的效果.3)本文只是针对一种客车车辆计算得到的不平顺管理波长范围,对于不同的车辆类型,结果会有一定的差异,轨道不平顺波长的管理范围应与列车类型和行车速度相适应.参考文献:[1]罗林,张格明,吴旺青,等.轮轨系统轨道平顺状态的控制[M].北京:中国铁道出版社,2006.LU O Lin,ZHA NG G eming,W U W angqing,et al.Control of T rack Ir reg ularities in Wheel/Rail System[M].Beijing: China Railway Publishing House,2006.(in Chinese)[2]李光林,张新奎,朱利民.提速200km/h线路长波长不平顺的养护维修技术[J].铁道建筑,2007(4):101-102.L I Guang lin,ZHAN G X inkui,ZHU L imin.M aintenance T echnology for L ong Wave T rack Ir reg ularity of200km/hSpeed-Up Line[J].Railw ay Engineer ing,2007(4):101-102.(in Chinese)[3]李成辉.高底不平顺不利波长及其与车速关系[J].西南交通大学学报,1997,32(6):633-636.L I Cheng hui.Relationship between Irregular Wavelength of T r acks and V ehicle Speed[J].Journal of Sout hw est Jiaotong U niversity,1997,32(6):633-636.(in Chinese)[4]杜鹤亭.长波长轨道不平顺检测中的数字滤波方法[J].中国铁道科学,2000,21(4):58-65.DU Heting.Dig ital F iltering M ethod for Long Wave T r ackI rregular ity Inspection[J].China Railw ay Science,2000,21(4):58-65.(in Chinese)[5]刘秀波.基于经验模式分解的钢轨波浪弯曲不平顺提取方法[J].中国铁道科学,2006,27(2):26-30.L IU Xiubo.M ethod for Picking Up R ail Wavy Irr eg ularit ies Based o n Empir ical Mo de Decomposition M ethod[J].China Railway Science,2006,27(2):26-30.(in Chinese)[6]韩清强,武勇.轨道多波不平顺管理值探讨[J].铁道标准设计,2006(8):14-16.HAN Q ing qiang,WU Yong.Exploration for M anag ement V alue of T rack Irregularity with M ultiple Waves[J].Rai-l way Standard Desig n,2006(8):14-16.(in Chinese) [7]王开云,翟婉明,刘建新,等.线路不平顺波长对提速列车横向舒适性影响[J].交通运输工程学报,2007,7(1):1-5.W ANG K aiyun,ZHAI Wanming,LI U Jianx in,et al.Effect of R ail Irregularity Waveleng th on L ateral Running Comfor t of Speed-R aised T rain[J].Journal of T r affic and T rans-por tat ion Eng ineering,2007,7(1):1-5.(in Chinese) [8]刘秀波.铁道干线轨道不平顺谱的研究[D].北京:北京交通大学,2006.L IU Xiubo.Study on Pow er Spectral Density o f T rack Ir-regularities on Railw ay M ain L ines[D].Beijing:Beijing Jiaotong U niv ersity,2006.(in Chinese)[9]翟婉明.车辆-轨道耦合动力学[M].北京:中国铁道出版社,2002.ZHAI Wanming.V ehicle-T rack Coupling Dynamics[M].Beijing:China Railw ay Publishing House,2002.(in Ch-i nese)[10]卢祖文.客运专线铁路轨道[M].北京:中国铁道出版社,2004.L U Zuwen.R ailway T rack for Passeng er Dedicated L ines [M].Beijing:China Railw ay Publishing House,2004.(in Chinese)[11]范俊杰.现代铁路轨道[M].北京:中国铁道出版社,2004.FA N Junjie.M odern Railw ay T rack[M].Beijing:China Railway Publishing House,2004.(in Chinese)25第6期辛涛等:提速线路轨道不平顺波长的动力仿真。

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车 体的 平稳性 和振 动性 等级. 关键 词 :车体 ;高低 不平 顺 ; 轨 ; 真 ;SMP C 轮 仿 I AK 中图分类 号 : 2 13 U 7 . U 1. ; 211 文献标 志码 : A 文章 编号 :17 — 75 21 )6— 67— 5 61 77 (0 10 04 0
b d i r t n w s e t b ih d t n r d c t e d f r n il e u t n . T e t c o r s e t m n o y vb ai a s l e o i t u e moi i e e t q a i s o a s o v f a o h r k p we p cr a u i
S m u a i n o e i l i a i n wih e c t to f r i i l to f v h c e v br to t x ia i n o a l h i h r e u a iy e g t ir g l rt
Z oY na C a g Qn b Gn eg Y n i u a y n, h n i i . gF n , Q gJ n g n, e a
di 1 .9 9 j i n 17 7 7 .0 10 .0 o: 0 3 6 / . s .6 1— 7 5 2 1 . 6 0 6 s
轨 道 高低 不 平 顺 激 励 下 的车 体 振 动仿 真
左 言言 ,常庆斌 , 耿 烽, 杨 建
( 江苏大学 振动噪声研究所 ,江苏 Байду номын сангаас江 2 2 1 103)
t sa ay e n ̄e u n y d man y wa n lz d i q e c o i .Ree e h n s tn a d o an s b l y,te p r r n e g a e f r d C i e e s d r f r i t i t h e o ma c r d a t a i f
v ria p c o i sta se e n o t e s e t m n t - q e c o i o e tb ih 3 mo e f e c ls a ed ma n wa r n f r d it h p c r t u i i  ̄e u n y d man t sa ls me D d lo
摘 要 : 了得到轨 道 高低 不平顺 激励 下 的车体振 动 响应 , 为 并对 车体振 动情 况做 出评 价 , 而分 析 车 进
辆的乘坐平稳性等级, 首先建立 了车体的垂向振动力学模 型并列 出运动微分方程 , 然后对轨道垂向 不平顺进 行 了描述 , 并将 轨道 不 平顺 的垂 向空 间域 功 率谱 转 换 为时频域 功 率谱 , 算 出轨道 不平顺 计
(ntueo N i n bai ,J n s nvrt,Z e ag J n s 10 3, hn ) Istt f os adVirtn i guU iesy h ̄i , i gu22 1 C ia i e o a i n a
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