铁道车辆异常振动噪声的原因分析

针对动车组在高速运行阶段出现的客室内异常噪声现象,结合线路试验测试数据,通过频域与时域分析方法,进行声源识别与振动传递分析.数据分析结果显示客室异响是由于地板的异常振动引起的声辐射.由于轴箱的异常振动主频幅值小于构架,且车辆系统异常振动频率为牵引电机转频及其倍频,故排除轮轨激扰与车下设备产生异常振动的可能性,将故障定位于传动系统.依据牵引电机与齿轮箱典型故障的振动频谱特征,因其与异常振动频率不相符,故可将故障锁定在联轴节处.结合转子动力学理论,推导弹性联轴节不对中状态下的受力方程,理论分析可知,不对中效应会导致转子系统产生以转动频率为基频的倍频振动,这与数据分析结果是吻合的.因此在后续试验中更换联轴节,结果表明,更换联轴节后客室地板异常振动衰减,惰行工况尤为明显,加速度方均根值降低67％,异常振动1X与3X主频幅值消失,2X与4X主频幅值分别降低了 78％与66％.客室地板振动水平达到理想效果,理论分析与试验结果得到相互验证.     

100％低地板轻轨车辆结构型式研究

介绍了100％低地板轻轨车辆的发展，对几种具有代表性的车辆结构型式进行了分析。通过比较，指出了100％低地板轻轨车辆结构型式的发展方向，并且提出了适合国产100％低地板轻轨车辆采用的结构型式。     

抗蛇行减振器力学模型及车辆动力学仿真

为了提高车辆动力学计算机仿真精度,研究抗蛇行减振器力学模型及其对车辆动力学性能的影响,基于可压缩流体的压力?流量特性建立了我国某高速动车组抗蛇行减振器非线性力学模型,并对其进行了试验和动力学仿真分析。结果表明：相比传统分段线性模型,抗蛇行减振器非线性力学模型能够同时体现黏性阻尼力和油液被压缩而产生的回复力,仿真计算结果与试验结果吻合良好;基于抗蛇行减振器非线性力学模型计算的临界速度会随踏面等效锥度的增加而先增大后减小,计算的横向平稳性指标较高,且随速度增加而增加的趋势更显著。研究表明,抗蛇行减振器非线性力学模型能够有效提高动力学仿真精度,对车辆的蛇行运动稳定性和横向平稳性有较大影响,但对垂向平稳性和曲线通过安全性的影响较小。     

高速列车轮轨匹配关系改进研究

针对某型动车组运营过程中出现的转向架蛇行失稳报警和车体低频晃动等问题,结合S1002CN型车轮踏面与实测钢轨打磨前和打磨后轨面的轮轨接触特征,将车轮踏面接触区分为踏面喉根圆接触区、常工作区和踏面端部接触区三部分,并对其外形进行改进设计(称为LMB_10型车轮踏面)。改进的LMB_10型车轮踏面保持工作区的轮轨接触关系,减小轮缘厚度并平缓轮缘根部,降低了由于高等效锥度带来的转向架蛇行失稳报警风险;同时增大踏面端部斜率,降低了由于低等效锥度带来的车体低频晃动风险。仿真分析和线路试验结果表明,改进的LMB_10型车轮踏面与标准CH60型轨面匹配的等效锥度降低至0.105,增大了轮轨间隙,与打磨前后轨面匹配适应性增强,改善了车辆的蛇行运动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能。在线路运营考核中,改进的LMB_10型车轮踏面镟轮周期最长达39万公里,在整个运行过程中始终具有良好的动力学性能。     

高速列车轴箱轴承载荷反演模型及关键参数优化匹配

卡尔曼滤波作为状态最优估计算法,可应用于高速列车轴箱轴承载荷反演中,准确建立反演模型的同时,滤波参数的选取也是反演的关键。首先推导了转臂轴箱装置的17自由度垂向和横向车辆动力学模型,提出并验证了基于卡尔曼滤波算法的轴承载荷反演方法,分析并确定了模型关键参数的选取,采用自适应小生境遗传算法对其进行多目标多参数优化,最后利用SIMPACK建立一致的车辆动力学模型,计算模拟车辆在施加有轨道随机不平顺的直线上恒速运行,验证反演效果。结果表明,优化了的参数可大幅提升反演效果,验证了轴承载荷反演模型和自适应小生境遗传算法对滤波参数优化方法的正确性,为高速列车轴箱轴承载荷反演及关键参数优化提供方法和经验。     

均载组合式小轮径货车转向架车轮型面优化设计研究

小轮径转向架技术是驼背运输车辆的关键技术,小轮径低地板驮背车车轮型面磨耗问题严重,对其动力学性能造成严重影响,为了进一步提升其服役性能,对小轮径低地板驮背车车轮型面进行优化设计。首先建立小轮径低地板驮背车动力学模型,然后利用轮径差反向设计方法对车轮型面进行优化,最后利用车辆动力学模型对优化后型面的车辆动力学性能和磨耗特性进行验证分析。结果表明,优化后型面进一步降低了车轮等效锥度,同时减小了轮轨法向接触应力。通过对比优化前后动力学特性,优化后车轮型面有效提升了空重车状态下的临界速度,空车临界速度较LM踏面提高23.3%,重车临界速度较LM踏面增大17.54%。同时优化后型面有效提升了车辆的平稳性和曲线通过性能,最后利用车轮磨耗模型计算了直线段和曲线段的车轮磨耗,优化后曲线外侧车轮磨耗最大深度减小54.8%,曲线内侧车轮磨耗最大深度减小48.13%,型面优化可以有效减小小轮径低地板驮背车直线段和曲线段的车轮磨耗,为抑制车轮磨耗,提升服役性能具有重要作用。     

扭转刚度和扭转阻尼对虚拟轨道车辆性能的影响分析

为研究扭转刚度和扭转阻尼(即车轮的转向刚度和转向阻尼)对受横移控制的虚拟轨道车辆动力学性能的影响,采用多体系统动力学理论及控制理论,建立了考虑胎地耦合与机电耦合的虚拟轨道车辆动力学联合仿真模型。利用该模型,分析了车轮与转向架之间扭转刚度与扭转阻尼对车辆动力学性能和控制系统的影响规律。研究结果表明:扭转刚度和扭转阻尼确有必要存在且满足模型控制系统动态性能和动力学性能的扭转刚度选择2 kN/rad,扭转阻尼选择2 kN·s/rad。     

高速列车抗蛇行减振器动态与静态特性研究

分析了新、旧抗蛇行减振器以及抗蛇行减振器在不同安装长度时的动态特性与静态特性。研究结果表明:抗蛇行减振器在服役120万公里后,其静态特性变化不是很明显。其动态阻尼、动态刚度下降相对较明显,动态阻尼下降约为10%,动态刚度下降约为15%。随着幅值的增加,动态阻尼、动态刚度减小率均逐渐减小,动态刚度减小率没有动态阻尼变化明显。抗蛇行减振器不同安装长度时静态特性没有太大变化,动态刚度、动态阻尼随着安装长度的增加总体呈减小趋势,减振器安装长度每增加40 mm,动态刚度平均约减小5%~7%,动态阻尼平均减小约为2%~8%。因为它们静态特性都没有明显变化,故不能再根据Maxwell模型来分析其对车辆动力学性能影响,体现了Maxwell模型局限性。     

阻尼调节阀预紧力对液压减振器特性影响的试验研究

分析不同阻尼调节阀结构参数对液压减振器性能的影响,并以某型抗蛇行液压减振器为研究对象,在不改变液压减振器其他性能影响因素的基础上,通过试验研究阻尼调节阀的弹簧预紧力对液压减振器的性能影响。试验结果表明:阻尼调节阀弹簧预紧力仅影响阻尼调节阀开启后的液压减振器性能;开阀后拉伸动刚度随预紧力的增加而增加,压缩动刚度不受预紧力影响;拉伸及压缩阻尼系数均随弹簧预紧力增加而增加。