车辆抗侧滚刚度对轴箱内置地铁车辆动力学性能影响分析

为合理选择轴箱内置转向架车辆抗侧滚刚度,建立某地铁车辆动力学模型,分析一系、二系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度对车辆运行平稳性、扭曲线路通过和抗侧滚性能的影响。研究结果表明：一系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度对车体的平稳性指标影响较小,而二系垂向刚度对车体垂向振动的影响较为明显。一系、二系垂向刚度和抗侧滚扭杆刚度较大时,虽然车辆具有优秀的抗侧滚能力,但是不利于列车通过扭曲线路。因此车辆抗侧滚刚度取值既要满足轴箱内置转向架车辆抑制侧滚的需求,也要具备良好的适应线路扭曲的能力。     

五模块中低速磁浮车辆系统动力学仿真研究

在对五模块中低速磁悬浮车辆进行结构分析和运动分析的基础上,利用SIMPACK软件建立了90个自由度的整车动力学模型,并对磁悬浮车辆进行了动力学性能仿真。仿真结果表明:中低速磁浮车辆车体的垂向运行平稳性主要受二系垂向阻尼影响,而横向运行平稳性主要受滑台滑块之间的摩擦系数影响,受该磁悬浮车辆悬挂结构的制约,该磁浮车的最大运行速度不能超过90 km/h;通过曲线时,车体的最大横移量、侧滚角与各悬浮侧架的最大横移量、侧滚角、摇头角都随着通过速度的增大而增大,其中,1,2位与4,5位悬浮架的曲线性能基本对称。悬浮侧架与轨道间的最小横向间隙随着速度增大而减小,当速度为80 km/h时,悬浮侧架上的导向轮与轨道已接触,所以该磁浮车通过半径为300 m的曲线时速度应限制在80 km/h以下,最好不超过70 km/h。     

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。     

考虑故障工况的悬吊单轨动态包络线计算方法

针对悬吊式单轨车辆结构特点,详细分析了悬吊结构对车辆姿态的影响,推导出悬吊车辆柔度系数和车体侧滚缩减系数,适用于各种一系、二系悬挂和悬吊铰接结构。根据车辆动态包络线计算原则和悬吊结构特点,考虑侧滚中心高、实际侧滚角和重力回复效应,推导出车体动态包络线计算公式。根据UIC 505计算方法,给出了典型悬挂故障工况下的动态包络线计算方法。     

高速列车弹性车体垂向振动控制

建立包含车体弹性的高速列车单车刚柔耦合动力学模型.针对车体垂向振动,分别在一系悬挂和二系悬挂系统中采用半主动控制策略,研究控制策略对车辆运行平稳性的影响.结果表明,二系天棚阻尼半主动控制与二系阻尼连续可调型半主动控制均能有效降低车体低频处的刚性振动,相对而言,前者对于低频振动抑制效果更佳,但对较高频率的弹性振动无明显作...     

车端侧滚减振装置对高速双层动车组动力学性能的影响分析

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动状态下的数学模型,并将AMEsim软件中建立的减振器仿真模型与台架试验进行验证。最后通过建立车端侧滚减振装置与被试车辆的联合仿真模型,在不改变车辆现有悬挂参数的基础上对车端侧滚减振装置的关键参数进行优化选取。仿真结果表明,车端侧滚减振装置可以在不影响车辆垂向平稳性、保证曲线运行安全性的前提下有效改善双层动车组的横向平稳性。     

抗侧滚扭杆对地铁车辆动力学性能影响分析

采用SIMPACK动力学分析软件建立了某80km/h B型地铁车辆的动力学模型,分析比较了该车辆的动力学性能随抗侧滚扭杆刚度的变化情况。计算结果表明:抗侧滚扭杆装置能显著降低车辆柔度系数、轮轴横向力、车体侧滚角和倾覆系数;对车辆非线性临界速度、脱轨系数则影响不大;对车辆运行平稳性、轮重减载率则存在不利影响。     

高速列车弹性车体垂向振动与悬挂参数设计

高速铁道客车车体受轨道激扰力的作用产生弹性振动,影响客车运行平稳性。为了分析车体弹性振动与车体悬挂参数关系,基于刚柔耦合动力学原理,建立了客车垂向动力学模型,根据共振理论及模态叠加原理计算了系统固有频率和响应功率谱,分析了车辆系统悬挂参数和运行参数对振动的影响。仿真发现弹性车体振动响应大于刚性车体,车体一阶垂弯振动对弹性振动的贡献最大。在满足结构条件下,适当降低一、二系悬挂垂向阻尼、一系悬挂垂向刚度可减小车体弹性共振,系统各个部件自振频率控制、车体垂向悬挂阻尼控制可实现整车模态及局部有害模态控制。     

高铁车辆间油压减振器特性及对高铁动力学性能的影响

优化车端悬挂及其核心部件对提高高速列车的运行动力学性能具有重要意义。以某动车组车辆间减振器为研究对象,通过分析其阀片式阀系的流量-压力特性,建立了其阻尼特性的参数化模型,并通过产品台架实验验证了仿真结果和理论模型的正确性。基于SIMPACK软件环境建立了该动车组的多体系统动力学仿真模型,研究了车辆间减振器阻尼系数对动车组动力学包括会车响应的影响,结果表明：车辆间减振器能明显地抑制车辆正常运行期间车端的复杂横向振动,提高乘坐舒适性,还能极大地抑制会车期间车体的大幅复杂横向晃动尤其是车体侧滚,并减小轮轴横向力和脱轨系数,增强高速列车的整体性和安全性。所获得的车辆间减振器参数化数学模型、车辆多体动力学仿真模型以及研究结果为下一步该车辆间减振器阻尼特性的动力学优选以及减振器产品本身的优化设计提供了基础。     

某型低地板车辆沙漏簧国产化的研制

沙漏型橡胶弹簧具有刚度小、结构简单、质量轻等优点,常用于城轨低地板车辆二系悬挂系统。介绍一种低地板车辆用沙漏簧国产化研制过程,研究城轨车辆二系悬挂系统的运动机理。通过理论计算和参数选型得到适合该低地板车辆的沙漏簧,构建了沙漏簧的有限元模型,探明了橡胶件有限元建模的规律,并通过试验验证了有限元仿真的准确性。结果表明：该沙漏簧刚度、蠕变及疲劳等性能满足设计需求。     

空气弹簧对悬挂式单轨车动力学性能影响分析

根据悬挂式单轨车辆结构特点,使用SIMPACK多体动力学分析软件建立悬挂式单轨车辆多体动力学模型,分析空气弹簧参数对该车辆动力学性能的影响。重点分析空气弹簧垂向刚度、横向刚度、垂向阻尼对悬挂式车辆运行平稳性以及车辆通过曲线时空气弹簧载荷、车辆侧滚角的影响。     

高寒动车组-40℃环境下动力学性能

低温环境对高速动车组动力学性能影响显著,需要掌握低温下的车辆参数变化范围,针对-40℃或极低温工况鲜有研究。基于悬挂元件低温特性试验结果,建立高寒动车组非线性动力学仿真模型,并将常温环境下的动力学仿真结果与线路试验结果进行对比验证;将车辆系统悬挂参数、轮轨匹配、轮轨界面参数考虑为正态随机分布,采用拉丁超立方采样方法组合得到300种计算工况,仿真研究高寒动车组在-40℃低温环境运行时的动力学性能。300 km/h速度条件下,车辆运行稳定性和安全性能满足标准要求,但新镟修车轮在直线运行工况下的横向平稳性较常温环境下差,主要是由于车辆发生了横向低频晃动;低温引起橡胶元件和减振器的刚度和阻尼增大,导致在与车体上心滚摆接近的频率范围内,前后转向架同向蛇行运动的阻尼比降低,引发以车体滚摆为主的横向晃动,因此高寒动车组需要注意预防新镟轮后的车体晃动现象。为低温环境下的高速动车组悬挂参数使用范围和动力学性能设计提供了参考。     

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。     

中低速磁浮列车悬浮架垂向动力学分析

建立了考虑沉浮、点头、侧滚多方向振动的悬浮架垂向动力学模型,编制了系统动力学仿真程序,分析了某新型中低速磁浮悬浮架的振动动态特性;进一步研究了悬浮架结构解耦,特别是磁浮车辆特有的左右模块之间弹性约束的影响,为磁浮车辆抗侧滚悬挂参数设计提供依据。     

城市轻轨车辆带摇枕转向架的结构方案设计和动力学性能

城市轨道交通应用范围越来越广,除市内运行要求外,目前还出现了市郊运行(运行速度达到120 km/h)需求。为解决目前城市轻轨列车的跨线提速运营能力不足问题,提出一种跨线提速带摇枕轻轨转向架结构方案,并对其动力学性能进行了研究。该方案主要在车体与构架之间增加了摇枕结构,以实现车体构架摇头运动约束解耦与回转阻尼的非线性。在对转向架结构分析的基础上,对于无摇枕转向架与带摇枕转向架构架、摇枕与车体进行受力分析,并建立5模块低地板轻轨列车动力学模型,分析两种转向架新轮、磨耗轮状态下的稳定性、平稳性、安全性(包括R350大半径曲线与R50小半径曲线)与回转阻力系数。结果表明:由于转向架摇枕带来的回转阻力的非线性特性,带摇枕转向架的稳定性、平稳性与大、小半径下曲线通过安全性均优于无摇枕转向架。该转向架既可胜任市郊高速运行的要求(保证120 km/h运行),又能胜任市内小半径曲线安全通行的要求(安全通过R50),为跨线提速运营提供了保障。     

基于垂向运行平稳性的高速列车参数设计

针对高速列车车体结构等效载荷与结构模态之间的强耦合特性使车体在运行过程中产生弹性振动,影响客车运行平稳性问题,基于柔刚耦合动力学原理,建立了客车垂向动力学模型,计算了系统响应功率谱,分析了车辆悬挂参数和运行参数对振动的影响。仿真发现弹性车体振动响应大于刚性车体,车体1阶垂弯振动对弹性振动的贡献最大,速度越高,对1阶垂弯频率要求越高,提高车体结构阻尼和1系垂向阻尼、适当降低2系垂向阻尼可提高车体垂向运行平稳性。     

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。     

悬挂式车辆导向轮最佳垂向位置分析计算

分析了悬挂式车辆转向架的结构,运用Simpack动力学分析软件建立了车辆的动力学仿真模型。分析计算了导向轮不同垂向位置对各个导向轮受力情况以及车辆曲线通过性能的影响,计算结果表明:导向轮垂向位置越低,主导向轮受力越好,导向轮的最大导向力越小,车体侧滚角越小,轮重减载率越小,走行轮最大垂向力无明显变化趋势。综合考虑,导向轮垂向位置设置在-200 mm处时,车辆具有较优的曲线通过性能。     

空簧衬套过盈装配公差设计

为了满足A型地铁车辆枕梁空簧座与转向架空簧导柱的配合需求,设计了一种空簧衬套,对空簧安装座底孔的公差及空簧衬套的内外径公差进行了设计计算,并通过实验进行验证,最终保证了车体枕梁空簧安装座的顺利安装。验证了过盈类装配计算的可行性,以及硬度对过盈装配件变形量的稳定性的影响。     

轨道不平顺激励下高速磁浮列车垂向动力学仿真

为了分析高速磁浮列车直线行驶过程中各项因素的影响,基于多体动力学软件Simpack建立了高速磁浮列车的垂向动力学模型,施加轨道谐波高低不平顺激励,研究了行驶速度、轨道不平顺波长和幅值、车重和悬浮架重以及一二系悬挂参数对于平稳性的影响.对全高速域的仿真结果表明:该型高速磁浮列车满载通过直线线路时,不同车速对应于不同的敏感波长范围.随着列车速度的增加,引起车体主频响应的波长增长,敏感波长范围扩大.并且随高低不平顺幅值的增大,垂向Sperling指标非线性上升,且上升速率逐渐减小.另外,车体重量的增加,悬浮架重的减小,会改善平稳性.在高速磁浮列车的工程应用参数范围内,适当减小一系悬挂刚度、二系悬挂刚度和阻尼,增大一系悬挂阻尼,有助于改善平稳性.其中二系悬挂对车辆平稳性的贡献最大.