低地板有轨电车准零刚度二系悬挂系统研究

利用一对横向放置的线性弹簧在垂向产生负刚度,与垂向正刚度线性弹簧并联组成准零刚度隔振系统,结合低地板有轨电车转向架U型侧架,设计出适用于低地板有轨电车的准零刚度二系悬挂系统。对所设计的二系悬挂系统分别进行静力学、动力学分析,得到其刚度特性和传递率特性。通过SIMAPCK动力学仿真软件建立了三车连挂低地板有轨电车模型,与MATLAB/SIMULINK进行联合仿真。研究结果表明,与等效线性弹簧二系悬挂系统相比,准零刚度二系悬挂系统隔振频率范围更广,尤其是在低频阶段,具有良好的隔振特性,可以有效减小车体振动,提高运行平稳性,改善乘坐舒适度。     

二系空簧横向刚度对高速列车动力学性能的影响

基于动力学软件SIMPACK仿真分析了我国某高速列车二系空簧横向刚度对车辆动力学性能影响,并对二系空簧横向刚度进行了优化分析。仿真结果表明:车辆临界速度随二系空簧横向刚度增加有所增加;车辆横向稳定性、乘坐舒适性随二系空簧横向刚度增加有所恶化,垂向平稳性受其影响不大;轮轴横向力、脱轨系数、磨耗指数随二系空簧横向刚度增加变化不大,轮轨垂向力、轮重减载率随二系空簧横向刚度增加略有下降。该高速列车二系空簧横向刚度可以在0.1~0.2 MN/mm范围内进行选取,此时,车辆动力学性能在最优范围内。     

基于试验台的转向架二系悬挂刚度测定试验

为实现转向架二系悬挂静动刚度的测试,提出针对整备状态转向架二系悬挂三向动、静态刚度进行单独测定试验方法,建立二系空簧动、静刚度测试模型,根据模型分析二系空簧动、静刚度与所受载荷和形变的关系。利用转向架参数试验台对某型号地铁拖车转向架二系悬挂的动、静刚度进行测定试验,计算出系统的测试重复性误差为0.58%,测试重复性较好。根据试验数据得到横向止挡特性曲线与橡胶材料特性相符合,1#二系空簧纵向静态刚度试验值与设计值误差达到18.1%,并且1#二系空簧纵向动态刚度在5 Hz左右有一个快速增加的波峰。基于试验结果,推测是由于1#空簧质量或者装配尺寸不符合要求造成了1#二系空簧纵向刚度的异常变化,应对1#二系空簧的装配关系进行调校,可根据测试结果对转向架二系悬挂参数及装配关系进行优化。     

常导高速电磁悬浮车辆二系悬挂结构对比优化

建立常导高速电磁悬浮车辆系统动力学模型,模型详细考虑了电磁悬浮系统、控制系统电动力特性、悬挂系统的非线性特性。传统高速电磁悬浮车辆为摇枕+空簧+吊杆结构,其结构复杂,制造、维护成本高。探索性提出取消传统摇枕,采用大变位空簧直接支撑车体的二系悬挂方案,并进一步研究无摇枕增设抗侧滚扭杆的二系方案。基于车辆系统动力学模型,从车辆运行平稳性,曲线通过性能等角度,对三种二系悬挂配置下的车辆动力学性能进行对比分析。得出以下结论：有摇枕方案的各项动力学指标均较优于无摇枕方案;相对于无抗侧滚的二系结构,有抗侧滚的车辆车体横向、垂向及侧滚角位移均有所降低,并且已经达到了与有摇枕方案基本相当的水平;无摇枕增设抗侧滚结构的二系悬挂方案能够达到简化车辆悬挂系统结构的效果,同时能够满足动力学性能要求,推荐在日后的结构设计中采用该方案并进行试验验证。     

低地板城轨车辆抗折弯液压系统分析

在分析了低地板城轨车辆结构及运行方式的基础上,对其特有设置的抗折弯系统悬挂系统结构、原理、主要部件及技术指标进行了描述,指出了抗折弯液压系统技术运用特点。     

悬挂参数对轨道客车小半径曲线通过的影响

为了解决山区小半径曲线下车辆运行安全性低、平稳性差等问题,有针对性地建立了某型轨道客运车辆动力学模型,并进行了仿真计算,分析讨论了一系悬挂纵向定位刚度、横向定位刚度以及二系悬挂中央弹簧纵向刚度、横向刚度等参数对轨道客车山区小半径曲线通过性能的影响。研究结果显示,过大的一系及二系水平刚度、挠度比都不利于车辆通过曲线;一、二系纵向刚度灵敏度最高。一系纵向刚度、横向刚度建议kpx=(8～15)MN/m,kpy=(8～12)MN/m;二系纵向刚度ksx、横向刚度ksy建议0.15MN/m。     

牵引与主动导向控制的独立轮对转向架结构设计与动力学分析研究

为实现独立旋转轮对转向架列车既有低地板轻轨车辆结构优势,且能通过主动导向提高曲线通过性能,解决轻轨车辆小曲线半径通过时轮缘贴靠问题,同时克服独立轮对转向架主动导向与牵引/制动对于一系悬挂纵向定位刚度需求的矛盾,提出了采用低纵向定位刚度一系轴箱悬挂与一系纵向拉杆的独立轮对转向架结构设计方案.牵引仿真分析表明,设计的新型独...     

转向架关键参数对地铁车辆提速设计的动力学分析

城市地域规模的扩张及地铁线路长度增加对车辆运营速度提出120km/h的提速要求。以国内某地铁车辆为例,研究转向架关键参数对车辆提速的动力学影响,并给出了提速设计方案。研究结果表明车辆轴距、一系悬挂水平刚度、二系横向减振器阻尼、二系悬挂水平刚度的增大均可以显著提高车辆非线性临界速度。在保证车辆平稳性和曲线通过性能的要求下,给出了提速地铁车辆转向架关键参数设计的方法:在满足车辆稳定性的前提下,车辆轴距、一系定位刚度的设计应考虑车辆曲线通过性能,二系横向减振器和二系水平刚度的设计应充分考虑车辆的平稳性指标。     

铰接车橡胶弹簧悬挂系统非线性特性建模分析

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景。对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响。对其非线性刚度进行分析,对比分析表明模型仿真与试验分析结果曲线具有一致性,表明所用理论方法和所建模型的准确性;采用非线性有限元接触模型对橡胶弹簧特性进行分析,可有效提高分析的时效性;橡胶弹簧的静态特性试验研究表明,结构的刚度与系统的载荷呈现正相关特征;橡胶弹簧的动态特性试验研究表明,其动刚度和阻尼损耗因子与振动频率和振幅有很大的关系;试验结果和分析模型可作为设计选用橡胶弹簧的依据。     

履带车辆悬挂参数变化对悬挂特性影响分析

通过确定实际履带车辆的简化条件,建立了二自由度车辆悬挂系统模型,得出了车身加速度、悬挂动行程、负重轮相对动载荷对路面输入的幅频特性,分析了悬挂刚度、阻尼系数、负重轮胶圈刚度和非悬置质量等参数变化对悬挂传递特性的影响.结果表明,在进行车辆悬挂系统设计和振动控制时,必须考虑悬挂系统参数的匹配问题和参数变化对振动控制的影响.     

考虑一系钢簧非对角刚度与构架柔性因素的高速车辆运行稳定性分析

基于多体动力学与轮轨接触理论，应用UM动力学软件建立了CRH2型动车模型，并建立了考虑构架柔性因素下的刚柔耦合动力学模型，通过对比分析了一系钢簧的非对角刚度和构架柔性对车辆系统临界速度和曲线轨道上最大通过速度的差异。结果表明：一系钢簧非对角刚度因素对车辆系统直线运行临界速度影响较小，对车辆系统曲线运行最大通过速度影响较大；构架柔性因素对车辆系统直线运行临界速度影响较大，对车辆系统曲线运行最大通过速度影响较小；建议计算直线运行临界速度时考虑构架柔性因素，计算曲线运行最大通过速度时考虑钢簧非对角刚度。     

履带车辆悬挂系统稳定性分析

履带车辆悬挂系统不仅直接影响到车辆的平顺性和舒适性,而且对履带车辆的稳定性能和行进间射击精度有着重要的影响。基于履带车辆建立了路面模型和车辆悬挂系统的二自由度动力学模型,采用Simulink对悬挂系统动力学模型进行仿真计算,并通过改变悬挂的阻尼刚度和弹簧刚度来分析其对车辆稳定性和车辆射击精度的影响,为悬挂系统的设计提供基础。     

城轨列车悬挂系统显遗传自适应模糊控制

为有效抑制城轨车辆行驶时悬挂系统出现的横向振动,提升车辆平稳性与舒适度,引入调控效果优于传统模糊控制的显遗传自适应模糊控制方法,扩展其收敛条件并证明其适用于城轨列车悬挂系统,扩大了该方法的使用范围。在Matlab/Simulation中根据时速为80km/h的某型城轨列车参数搭建车辆悬挂系统模型,并设计了显遗传自适应模糊控制器。仿真实验结果表明,显遗传自适应模糊控制对城轨列车悬挂系统横向振动抑制效果良好,在其控制下列车横向合成加速度、横移振动加速度、侧滚振动加速度以及摇头振动加速度的最大值、均方根值以及功率谱密度值均有所降低。与普通模糊控制相比,显遗传自适应模糊控制能够有效抑制城轨列车横向振动,大幅度提高乘客舒适度。     

地铁线路钢轨波磨对车辆振动特性的影响

某地铁线路运营过程中,在通过波磨区段时车辆振动水平加剧,从而导致车辆的轴箱盖螺栓、一系悬挂弹簧等部件频繁发生疲劳断裂.为了研究钢轨波磨对车辆振动特性的影响,首先在车辆各主要部件上安装振动加速度传感器,然后在存在钢轨波磨的线路上开展车辆振动测试,根据获取的振动加速度数据来分析钢轨波磨、轨道结构及钢轨打磨前后条件下车辆轴箱、弹簧座、构架和车体地板的振动特性.结果表明:钢轨波磨对车辆轴箱、弹簧座和构架的振动影响较大,但对车体地板的振动影响不明显.轮轨系统振动在传递过程中,二系悬挂系统起到了较大的衰减振动能量的作用.当打磨后的钢轨波磨依然存在但波深显著降低的前提下,车辆轴箱和构架的振动水平显著降低,车体地板振动水平无明显变化.     

高原机车悬挂方案对车辆振动特性的影响

针对青藏铁路冻土带路基下沉问题,为了实现高原机车转向架低动力作用,基于车辆多体系统动力学理论,建立了两种不同悬挂方案的高原机车动力学模型,研究了不同一、二系悬挂刚度比μ对车体、构架以及轮轨垂向振动的影响。发现一、二系悬挂刚度比在0.5~3范围内变化时,轮轨垂向力和构架垂向振动加速度增大了11.24%和12.2%,车体平稳性指标和垂向加速度分别减小了11.3%和15%,并分析了高原线路上两种悬挂方案机车动力学特性。计算结果表明,选择刚度较大的二系悬挂,虽然一定程度上恶化车体平稳性指标,但较小的一系刚度在中低速范围内,能够降低由轨道不平顺引起轮轨垂向冲击,显著抑制了对轨下部分损伤较大的低频振动,减小运行过程中机车对轨下部分的损害。     

新型爪盘空心轴联轴器刚度特性分析

提出了一种纵向耦合独立车轮100%低地板车辆转向架总体方案;考虑到独立车轮与构架间的运动关系,为满足驱动制动单元实现架悬布置,设计了一种新型爪盘空心轴联轴器。推导出爪盘空心轴联轴器组合刚度的计算公式,通过有限元仿真验证了公式的正确性,同时对转向架一系悬挂及空心轴联轴器的刚度进行对比分析。研究结果表明,爪盘空心轴联轴器具有足够的扭转刚度,能可靠、稳定地传递驱动、制动转矩;爪盘空心轴联轴器轴向运动、径向运动和偏转运动约束小,可以满足弹性车轮与驱动制动单元之间的运动补偿量要求。     

基于ANSYS的圆柱螺旋弹簧的接触仿真研究

在某城市地铁运营中存在车辆转向架一系圆柱螺旋弹簧非正常断裂的情况,结合现场测试数据,利用ANSYS建立了弹簧的几何模型,对弹簧的刚度(垂直刚度、横向刚度)进行有限元分析计算,并与理论分析计算结果进行对比。同时,重点仿真分析了在车辆运行过程中可能存在的弹簧簧丝间的接触问题。     

高速动车组地板局部振动控制研究

高速动车组地板局部共振现象时有发生,对车辆运行舒适性造成极大的负面影响.以某型高速动车组车辆为研究对象,结合地板振动测试与仿真分析,探究地板局部共振的成因机理和控制措施.建立包含铝蜂窝地板及地板弹性支撑的精细化动车组车体有限元模型,并基于车体模态参数及地板振动响应测试结果对模型进行校验.基于该模型,通过仿真分析发现:由于地板局部刚度不足使得地板模态频率较低,而通过转向架悬挂传递至车体的激励频率与地板模态频率接近,导致地板局部共振发生.据此,分别提出加装波纹板的局部刚度优化和基于加速度响应最优的动力吸振两种地板振动控制方法,并对控制效果进行对比分析.结果表明,两种控制方法均可有效抑制地板局部共振,其中,加装波纹板的局部刚度优化方法可有效提高地板局部刚度,使地板模态频率得到提升,从而避开原始激励频率,但易导致地板产生新的共振频带;而动力吸振方法可实现地板局部共振的精准控制,无附加共振频带产生.相比而言,采用基于加速度响应最优的动力吸振地板振动控制方法在提高车辆运行舒适性方面具有更优的效果.     

山地地铁小半径曲线路段车辆/轨道参数对钢轨波磨的影响

针对山地地铁小半径曲线轨道钢轨波磨频发问题,根据现场调研建立车辆-轨道系统的动力学模型,探究车辆通过小半径曲线时轮轨间的接触特性。根据动力学分析结果建立半车车体-转向架-轨道系统的有限元模型,采用复特征值分析法研究半车车体-转向架-轨道系统摩擦自激振动特性,并研究车辆悬挂参数和轨道扣件参数对整体系统摩擦自激振动的影响规律。采用神经网络结合遗传算法对影响整体系统摩擦自激振动的关键参数进行多参数拟合,并求得车辆/轨道结构关键参数的优化解。结果表明：小半径曲线路段轮轨间的饱和蠕滑力导致半车车体-转向架-轨道系统的摩擦自激振动,从而引起钢轨波磨;车辆结构参数中一系悬挂横向刚度以及轨道结构参数中扣件垂向刚度、扣件横向刚度、扣件垂向阻尼对整个系统的摩擦自激振动具有明显影响。设置一系悬挂横向刚度为5.34 MN/m,扣件垂向刚度为25.45 MN/m,扣件横向刚度为6.9 MN/m,扣件垂向阻尼为6.06 kN·s/m时,能够有效抑制山地地铁小半径曲线轨道上钢轨波磨的产生。     

高速铁路客车振动特性试验研究

针对车辆线路跟踪试验所测得的各主要部件的三向振动加速度值,通过时域统计和频域分析方法提取数据的主要特征,探究轮轨激扰产生的振动能量从轴箱到构架、构架再到车体的传递关系。研究结果表明,由于车辆的一系悬挂系统刚度和阻尼比较大,其对于高频垂向振动有明显的隔振减震作用,但对于低频振动的隔振效果有限。二系悬挂系统对于低频振动则具有很好的隔振减震作用,很好地弥补了一系悬挂系统的不足之处,传递至车体的振动能量和幅值都明显成数量级衰减了。