空气弹簧对车辆运行平稳性的影响分析

考虑到列车空气弹簧具有良好的弹性性能,建立含有Nishimura空气弹簧的车辆垂向振动改进模型,应用虚拟激励法计算仿真车辆的垂向振动响应。采用Sperling指标作为车辆平稳性的评价标准,分析不同空气弹簧参数、车体质量、车速对于车辆系统平稳性的影响。结果表明:空气弹簧参数在较低频段内对车体垂向加速度功率谱密度的影响比较明显。附加气室容积和节流孔直径与对应的Sperling平稳性指标呈负相关;空气弹簧有效面积与对应的Sperling平稳性指标呈正相关;随着本体容积的增大,对应的Sperling平稳性指标呈先增大后减小的趋势。不同的车体质量、车速不会改变空气弹簧参数对于Sperling指标的影响规律。     

驱动工况下高速动车组蛇行失稳非线性度

基于信号的波内调制现象定义信号的非线性指标,并研究高速动车组在驱动工况下(驱动系统在直接转矩控制下)蛇行失稳的非线性特征。首先建立包括高速动车组的车辆动力学Simpack子模型和牵引传动系统的直接转矩控制Matlab/Simulink子模型在内的机械电气耦合联合仿真模型,然后计算动力学响应,最后基于黄变换计算列车在蛇行失稳状态下动力响应的非线性指标变化。仿真结果表明:若列车出现蛇行失稳,转向架和车体横向振动非线性指标会急剧增大;完全失稳情况下,车体横向加速度非线性度大于0.1,转向架横向位移非线性度大于0.3。     

地震作用下高速列车与桥梁耦合振动分析

摘要: 为了研究地震作用下高速列车与桥梁耦合振动特性,通过分析JR300系列轮轨高速列车与高架桥在地震作用下的耦合振动,对轨道不平顺、不同地震波对耦合振动响应的影响进行比较研究。结果表明：轨道竖向不平顺会加大车体振动竖向加速度,在地震作用下,车体加速度会接近或超过规定限值;桥梁在地震与列车作用下,考虑轨道的竖向不平顺对桥梁的竖向响应影响较小;不同地震波激励对车桥振动响应影响有较大不同。     

高速列车横向半主动悬挂开闭环优化控制研究

针对高速列车变速行驶时,轨道空域平稳随机不平顺信号会被拉压为时域不平稳信号,而传统半主动控制方法阻尼器响应快速性不能满足要求问题,提出开闭环优化控制算法,结合在MATLAB/SIMULINK中建立的高速列车17自由度横向振动模型仿真分析,分别从时、频域分析开闭环优化控制对车辆运行平稳性影响。结果表明,开闭环优化控制可提高列车运行横向平稳性,车体横向振动加速度在人体敏感0.1~2 Hz频率范围内也有一定改善。     

高速列车车体振动特性分析

高速列车的振动特性直接影响旅客的乘坐舒适性,因而研究和评估高速列车运行中的振动特性具有现实意义。本文采用simpack软件建立车体模型,模拟高速列车线路正常运行情况,分析车体的振动特性。高速列车在线路实际运行情况下,测试车体的振动信号,分析车体实际振动特性。对比仿真分析结果和试验测试结果,评价高速列车的振动特性,为旅客舒适度改善提供依据。     

高速铁路路基沉降与列车运行速度关联性的研究

土质路基在高速列车的长期循环荷载下不可避免会发生沉降变形,列车运行速度与路基的沉降有着直接的关联性。随着列车运行速度的不断提高,对不均匀沉降变形的控制要求也越来越严格;同时,路基的不均匀沉降也制约着列车运行速度的提升,故有必要研究无砟轨道路基不均匀沉降对列车运行特性和线路冲击的影响。在既有的列车-轨道垂向耦合动力学理论模型基础上进一步考虑了轨道板下方的CA砂浆层和混凝土垫层的共同作用,建立了更符合实际线路特征的车轨耦合分析模型,并通过与现场测试结果的对比验证了该模型的合理性。基于此模型考察了不同路基沉降分布特征、不同列车运行速度条件下车辆和轨道振动特性,从车辆运行安全性和乘客舒适性两方面的指标总结了沉降的控制要求。计算发现短波长的路基沉降易于引起轮轴较大的加速度响应,线路的沉降幅值控制标准主要由安全性指标(轮轴减载率)决定;而在发生大波长的路基沉降时,主要导致车体加速度响应明显增大,路基沉降控制标准主要由列车车体舒适性指标(车体加速度)所决定,并给出具体的控制参数。     

基于AOSO递进优化方法的车体抖振控制研究

针对某型动车组在运行中出现的车体抖振伴随转向架蛇行运动的整车异常振动现象,对车辆进行在线试验,发现大踏面锥度状态的车辆在较高速度工况运行时,存在稳定性不足,致使转向架的蛇行频率不断上升与车体菱形模态频率接近,继而引发车体的抖振。为了提升车辆运行的稳定性,提出一种融合解析优化和仿真优化的两级递进优化方法（Analytical Optimization and Simulation Optimization,简称为AOSO）,对抗蛇行减振器参数进行优化,并在车辆线路试验中验证优化的效果。结果表明,优化后磨耗轮状态下车辆的临界速度得到显著提升,转向架已无明显的蛇行运动、车体抖振也得到明显改善。     

一种飞行模拟机运动系统的抖振特效建模方法

运动系统是构建飞行模拟机虚拟环境的主要分系统之一,抖振特效模拟是提高运动系统仿真度的重要研究内容。采用正弦加随机振动的基本模型,结合飞机试飞数据中的振动统计数据——加速度功率谱密度,建立抖振特效生成模型。研究基于加速度功率谱密度的抖振参数估计方法,实现正弦分量、随机分量参数的计算。分析典型飞行状态下的振动数据特性,研究抖振特效特征影响参数的提取方法,实现全飞行状态下的抖振特效生成。以抖振参数和特征影响参数为驱动,提出了抖振特效的建模方法。实验结果表明,该方法能有效实现飞行模拟机系统中的抖振特效仿真。同时,也为虚拟现实技术其他应用中振动环境的构建提供一定的借鉴意义。     

一种飞行模拟机运动系统的抖振特效建模方法

运动系统是构建飞行模拟机虚拟环境的主要分系统之一,抖振特效模拟是提高运动系统仿真度的重要研究内容。采用正弦加随机振动的基本模型,结合飞机试飞数据中的振动统计数据——加速度功率谱密度,建立抖振特效生成模型。研究基于加速度功率谱密度的抖振参数估计方法,实现正弦分量、随机分量参数的计算。分析典型飞行状态下的振动数据特性,研究抖振特效特征影响参数的提取方法,实现全飞行状态下的抖振特效生成。以抖振参数和特征影响参数为驱动,提出抖振特效的建模方法。实验结果表明,该方法能有效实现飞行模拟机系统中的抖振特效仿真。同时,也为虚拟现实技术其他应用中振动环境的构建提供一定的借鉴意义。     

基于EMD的气动载荷作用下动车组横向振动提取研究

为研究高速动车明线会车时引起其横向振动的主要原因以及分析气动载荷对于动车组运行稳定性的影响,以线路实验采集的车体表面压力与列车振动数据为基础,利用EMD分解得到振动信号的各个本征模(IMF)分量;对分解后的IMF分量进行相关性分析,利用相关性原理来重构振动信号。重构信号即为气动载荷作用下的动车组横向振动。对比分析动车组在有气动载荷与无气动载荷下的横向稳定性。结果表明:明线会车时气动载荷引起的横向振动频率主要集中在低频段0.3~10 Hz内,动车组横向振动加速度及横向平稳性的影响比只考虑轨道不平顺时要明显增大,明线会车时气动载荷是引起列车横向振动的主要原因。     

服役工况下高速动车组齿轮箱箱体振动特性分析

为探究某高速动车组齿轮箱箱体在服役工况下的振动特性,对齿轮箱开展线路跟踪服役试验,通过分析测试系统在齿轮箱箱体多路线工况下采集的数据,研究其所真实反映的齿轮箱箱体及轴箱在实际运营线路中的振动特性.结果表明:齿轮箱箱体的振动比轴箱的振动更易受到列车速度变化的影响,且箱体的振动加速度与列车运行速度变化趋势基本一致;试验动车...     

高速列车车体结构振动和车内声学特性分析

为了研究高速载客列车车体结构振动及车内声学特性，建立高速列车有限元模型，对全车体进行模态分析和轨道谱响应分析，并基于声与结构耦合对车体内腔进行声学模态分析。车体前200阶固有模态频率跨度为0.62～100.27 Hz，前6阶0.62～1.51 Hz为车身整体相对于转向架的低频振动，其余各阶为车身结构的弹性振动。当施加我国200 km/h等级提速线路通用轨道谱激励时，体振动在0～2.00 Hz的低频有较大响应。车体内腔前200阶声学模态频率跨度为0～126.66 Hz，在20～100 Hz之间模态比较密集。     

轴箱轴承缺陷状态下的高速车辆振动特性分析

采用SIMPACK动力学软件,建立了一高速车辆出现轴箱轴承早期缺陷的动力学计算模型,将轴承假设为只有外圈和内圈两者之间的相互作用,轴承中的滚子直接等效成若干个力元,分别考虑了轴承的内、外圈以及滚子表面早期缺陷对车辆垂向振动特性的影响。仿真结果表明：当轴承表面出现早期缺陷时,轴箱振动加速度显著增大,而构架的加速度变化不大;当内外圈以及滚子缺陷尺寸（缺陷宽度和深度）相等时,轴承外圈缺陷对轴箱的加速度幅值影响最大,轴承滚子缺陷对轴箱加速度幅值影响最小;随着早期缺陷宽度的增加,3种轴承缺陷下的轴箱加速度幅值均逐渐变大;轴承早期缺陷能够引起轴箱的高频振动,但对车辆的平稳性影响甚微。     

车辆驱动桥噪声分析及试验研究

利用逆序法对驱动桥噪声信号的平稳性进行了验证，指出其噪声信号为非稳态信号。通过对6480型驱动桥的噪声功率、表面声强、表面声压、表面振动加速度以及相应的时频谱进行了全面、系统的测量和分析。研究结果表明：驱动桥噪声能量主要集中在400Hz-3800Hz范围内，驱动桥凸缘和后盖是驱动桥的主要噪声辐射源。驱动桥噪声产生的根本原因是主从动锥齿轮在传动轴的驱动下啮合时产生的啮合冲力和振动引起的；噪声产生的直接原因是驱动桥表面受到各种动态力的激励而产生的振动。因此如果要降低驱动桥噪声，必须从减振入手。     

铁路桥梁与高速列车的动力试验研究

在我国秦沈客运专线狗河大桥进行了高速列车作用下的动力试验。试验桥梁由跨度24m的多跨预应力混凝土简支箱梁构成,试验荷载为我国自行制造的中华之星和先锋号列车,其最高试验速度分别达到321.5km/h和290km/h。通过现场试验和实验结果分析,得到了桥梁的频率、阻尼等自振特性,梁的动挠度和横向位移、梁体振动加速度、墩顶横向位移等动力响应,以及车辆的脱轨系数、轮重减载率、轮轨力、车体振动加速度等动力特性。试验结果表明客运专线24m预应力混凝土箱梁在高速列车作用下的各项动力学指标良好,中华之星和先锋号高速列车具有良好的行车安全性和平稳性。     

Ti321钛合金轴箱铸件石墨型铸造工艺研究

目的 研究钛合金高铁轴箱铸件采用石墨铸型工艺时,铸件尺寸、成形及内部质量控制技术。方法 通过对高铁轴箱铸件的结构特点进行分析,针对铸件结构复杂、尺寸比较大、铸件成形比较困难、容易变形的特点,开展了铸型结构设计、铸件尺寸控制技术和铸件成形工艺等方面研究。采用多活块组合的石墨铸型,设计底注开放式浇注系统,利用Procast软件对高铁轴箱铸件的浇注方案进行了模拟分析。选用Ti321合金,设定合理的浇注参数,利用真空自耗电极凝壳炉对铸件进行浇注。结果 铸件成形良好,经过热等静压和后精整后的铸件,铸件内外部冶金质量和性能指标,满足客户标准要求,验证了方案的合理性。结论 铸件的计算机模拟对铸件工艺的设计提供了技术支撑,高铁轴箱铸件采用的石墨型浇注工艺比较合理。     

基于静态台架试验的车体模态贡献量分析

基于模态叠加原理推导车体模态贡献量的计算方法,并计算某型地铁车体的模态贡献量。首先对车体进行静态台架模态试验,获得车体的响应数据并识别出车体的模态参数,然后计算出在不同激扰力频率下车体各阶模态对车体振动的贡献量。结果显示,当激励频率接近车体侧滚和一阶菱形固有频率时,侧滚和一阶菱形的模态贡献量最多,与实际情况吻合。其次,在两点、同侧、同相简谐激励工况下,车体侧滚和一阶菱形模态始终占主导地位,进一步验证了该方法的可行性。     

受路面随机激励作用车室低频耦合轰鸣声分析

为分析车室受路面随机激励作用产生的低频轰鸣声,采用白噪声过滤方法模拟路面随机激励,建立路面随机激励时域模型,根据拉格朗日原理建立整车七自由度振动动力学模型,利用Matlab建立受路面随机激励作用引起的悬架激励力仿真模型,并通过快速傅里叶变换得到悬架激励力幅频谱。利用Hypermesh建立车身结构有限元模型和空腔声场有限元模型,分别利用Nastran、Virtual.Lab计算车身结构模态和空腔声场模态,并采用模态叠加法计算声固耦合系统模态,最后施加悬架激励力载荷进行基于模态的耦合声学响应分析。分析结果表明:在频率20 Hz~50 Hz范围内,路面随机激励对车室低频耦合轰鸣声的贡献较大,以结构变形为主的耦合系统模态,受路面随机激励作用极易使车室空腔出现低频耦合轰鸣声。     

铁路桥梁在高速列车作用下的动力响应分析

通过理论计算与现场试验研究高速列车与桥梁的动力相互作用。建立了车桥系统分析模型:列车模型每节车考虑27个自由度;桥梁模型采用模态综合法,系统激励为实测轨道不平顺。模拟中华之星列车高速通过秦沈客运专线24m双线预应力混凝土简支箱梁桥的全过程,计算了桥梁在高速列车作用下的动挠度、振幅、梁体加速度、桥墩振幅以及车辆的脱轨系数、轮重减载率、横向轮轨力等动力响应,并与现场实测结果进行了对比。     

京津城际铁路桥墩基础场地振动测试与分析

为确定京津城际铁路地震预警系统地震仪的触动阀值,在高速列车通过时,对京津城际铁路桥墩基础场地进行了振动测试,并采用最小二乘法及频谱分析获得了桥墩附近场地的振动加速度衰减规律及其频率特性。结果表明,振动加速度幅值在距离桥墩10 m范围内衰减很快,且垂直向衰减比水平向快,超过10 m范围后,衰减变缓,水平向与垂直向的振动幅值衰减接近;在桥墩附近,加速度水平向及垂直向主振频率分别为37 Hz和41 Hz,远高于理论预测值;距桥墩70 m处安置的地震仪不会被触发。