基于转向架姿态轨迹的轨道线路曲率探测系统研究

主动径向技术是进一步提高轨道车辆曲线通过性能、彻底解决直线运行稳定性和曲线通过之间矛盾的有效途径,而实现轨道线路曲率准确、高效的探测是其中的重要环节。为了提高轨道线路曲率探测的精度和实时性,首先提出了一种基于转向架姿态轨迹的曲率探测系统(Bogie attitude trajectory based curvature detection system,BATCDS),该系统由布置于转向架上的速度传感器、角速度传感器、倾角传感器以及算法单元组成,布局简单且易于实现。此后,提出了与上述系统相匹配的曲率探测算法,该算法利用转向架偏航角速度ω和车速v获取转向架在二维水平面上的运行轨迹,并据此初步估计线路曲率;利用转向架侧滚角α和车速v获取转向架的侧滚姿态轨迹,进而估计转向架侧滚角;综合转向架上述各项姿态信息,利用轨道线路固有几何规律融合计算线路曲率。最后,建立了BATCDS的联合仿真模型,仿真计算的结果表明,该系统在有效滤除原始信号中的高频噪声的基础上,仍能维持较高的实时性;仿真工况下,相较传统的低通滤波而言曲率探测结果的精度和实时性得到显著改善,相对误差率均降低至传统方法的50%以下,最大...     

地铁车辆不同速度通过曲线段车内噪声研究

地铁列车在正线运行时会在车内产生噪声,而列车通过曲线段时车内噪声则更为显著。针对这一现象,首先对某地铁线路实际运营的B型地铁列车以不同速度通过曲线段时司机室和客室内的噪声进行了现场测试;然后进行了频域分析及A计权后的1/3倍频程频谱分析,得到了司机室和客室噪声频率特性分布;最后对通过曲线段时车内噪声A计权声压级进行了时变参量分析,得到了声压级随车速的分布特性。结果表明,车内的噪声主要由低频的车辆结构噪声和中频的轮轨噪声组成;低频结构噪声频率不随车速的增加而变化,而幅值有所增加;中频轮轨噪声的频率和幅值都随车速的提升有明显的提升;将车辆曲线通过速度降低到55km/h以下可以有效改善通过曲线段时噪声过大的问题。     

基于动应力时域外推的构架疲劳寿命评估方法

获取具有代表性的动应力时域信号是对车辆进行结构疲劳分析的重要前提,仅依靠短时间测试所得的动应力时域信号进行疲劳寿命评估,其结果并不能反应结构在较长时间历程,甚至是全寿命周期下的抗疲劳服役性能.以某动车组转向架转臂定位安装座焊缝附近的某测点为算例,提出了基于极值理论的动应力时域外推的疲劳寿命评估方法.首先,选取该测点在镟...     

地铁轴箱吊耳疲劳寿命预估与优化

针对某型地铁轴箱吊耳在服役期内发生疲劳断裂的问题,采用虚拟激励法计算吊耳的随机振动响应,应用Dirlik法和三区间法预估吊耳的疲劳寿命,预估结果与实际发生断裂时的运行里程相符.为提高吊耳的疲劳寿命,对吊耳的设计尺寸进行了优化.首先采用灵敏度分析方法确定了主要的优化变量,之后以全局响应面法对吊耳的设计尺寸进行优化,优化后...     

上海地铁车辆统型车轮疲劳强度分析

为分析上海地铁车辆统型车轮的疲劳强度,建立上海地铁车辆统型车轮和上海地铁11号线车轮的有限元模型,依据国际铁路联盟的UIC标准以及欧洲的EN标准模拟车轮在直线、曲线和道岔等工况下的应力;分析车轮疲劳强度的计算方法,并依据Haigh图评估分析这2种车轮的疲劳强度.结果表明,2种车轮均具有良好的静强度和疲劳强度性能,都能满...     

基于地铁车辆二系回转角的主动径向研究

提出一种基于地铁车辆二系回转角的线路曲率测量新方法,利用该方法可得到一位转向架所处位置的线路曲率半径,以此作为随后主动径向控制研究的关键参数,并基于此方法设计一种适用于地铁车辆的二系回转角测量装置。随后,提出一种地铁车辆主动径向控制方法,并设计出轮对定位与作动器集成的主动径向一体式装置。最后建立地铁车辆动力学模型,计算分析了线路曲率测量新方法及主动径向控制的效果,研究结果表明：线路曲率测量值与线路曲率实际值的同步性高,相对误差小,满足工程运用要求;主动径向控制下的地铁车辆曲线通过性能得到显著改善,且作动器输出力低、输出功率低。研究结果可为轨道线路曲率测量、地铁车辆主动径向技术提供工程化参考。     

下吊设备对高速列车弹性车体垂向运行平稳性影响

建立了包含下吊设备的铁道车辆垂向刚柔耦合动力学模型,设计了下吊设备隔振元件参数,并分析了隔振元件参数、设备质量及吊挂位置对车辆运行平稳性及设备本身振动的影响,结果表明,合理设置下吊设备隔振参数可以有效减小车体弹性振动;隔振元件静挠度即刚度在隔振中起主要作用;随着车辆运行速度的改变,静挠度最优值会相应偏移,针对所研究的高速车辆而言,静挠度选取6 mm时,可以保证车辆垂向运行平稳性良好,且下吊设备振动不剧烈.结果还表明,质量大的设备宜靠近车体中部悬挂.     

高速列车车下设备模态匹配研究

建立了整备状态车体有限元模型及包含车体弹性的高速列车车辆刚柔耦合动力学模型,分析了车下设备吊挂方式对车体整备状态模态参数的影响,提出车下设备隔振橡胶件参数设计方法,并研究了整备状态下车体与车下设备悬挂模态参数的匹配关系。结果表明,车下设备采用弹性吊挂时,车体整备状态下的模态频率显著提升;合理设置车下设备隔振悬挂参数可有效降低车体弹性振动,算例中,当橡胶件的静挠度设置为8~9 mm时,设备浮沉频率可与车体垂向一阶弯曲频率避开,侧滚频率可与车体菱形变形模态频率避开,有源设备高频振动减振效果理想,车辆可以获得优良的运行平稳性,同时车下设备自身振动亦不剧烈。     

一系螺旋弹簧动刚度对车辆-轨道耦合振动影响分析

建立准确表征一系悬挂轴箱螺旋弹簧波动特性的力学模型,运用动刚度矩阵法求解,研究其对悬挂系统隔振性能影响。结合基于格林函数法的车辆-轨道耦合动力学模型,引入弹簧刚度频变特性,对比分析考虑一系螺旋弹簧频变刚度前后车辆动力学性能之间的差异。结果表明,动刚度矩阵法可以精确求解螺旋弹簧随频率变化的动刚度特性,在一阶模态振动频率后弹簧刚度值呈现103等级的剧烈变化,该结果与有限元模型结果一致;一系螺旋弹簧的动态频率特性导致轮轨激励由车轮至构架的振动位移传递率提高到接近于1,而对车体的振动传递率提高到了10-3左右;在整车车辆-轨道动力学计算中,其对轮轨振动影响较小,但车体与构架出现了较高的高频振动能量峰值。包含一系悬挂动刚度的车辆模型更接近实际,为了降低车辆振动,应尽量提高一系螺旋弹簧自振频率并降低动刚度变化幅值。