文摘

低频车体摇曳在中国高速列车行驶舒适但它不仅是一个障碍也可能是一种操作风险在某些极端的情况。研究机制,减轻对高速列车车体摇曳的问题,建立了多体动力学模型基于线性和非线性分析。虽然普遍认为,车体摇曳主要是由车体摆动运动,本文中的结果表明,在一定的边界条件,bogie-hunting运动也会导致低频车身摇摆。这种低频摇摆现象也被发现过低引起的轮轨接触或不匹配的悬架参数。相应的参数优化分析从轮轨接触关系的角度进行悬架系统。分析表明,尽管优化悬挂参数能满足车辆稳定性的要求,转向架的振动加剧车轮概要文件时穿。整体,而铁路重新安排被发现的一个基本的解决方案来减轻车身摇摆、成本高昂大多数常规操作应用程序。因此,对于经济因素和低轮轨接触锥形也是一个因素车身摇摆、车辆车轮与穿也可以在铁路运营,这是成功地验证了本文提供的字段数据。

1。介绍

中国的迅速发展和广泛应用的高速铁路系统,低频车身摇摆的现象,这是一个函数的车辆运动狩猎,变得越来越出现在高速车辆操作。狩猎运动的车辆系统本质上是车辆系统稳定性的问题,可以分为车体和bogie-hunting运动(1]。当车体狩猎稳定时,车体的振动可以有害地恶化,导致运行舒适感衰变。在某些极端情况下,车体振动也可能导致不理想的运行安全风险(2,3]。bogie-hunting运动,另一方面,是由周期性的转向架的狩猎运动。当发生这种bogie-hunting稳定性时,通常会有急剧恶化的安全指标如脱轨系数和轮轴横向力。这是不利于操作/驾驶车辆的,是不受欢迎的。

铁路科学发展,大量的研究一直致力于bogie-hunting铁路车辆系统的稳定性。这部分是因为bogie-hunting稳定直接导致迅速恶化的安全运营指标与相应的危害铁路车辆操作(4- - - - - -15]。相比之下,相关研究的文献回顾是有限的车体狩猎运动。1957年,Matsudaira [16]发现车身摇摆明显在一定速度范围。根据车辆狩猎运动研究基于滚动平台测试,速度增加时,转向架摇暴力而制造仍然相对稳定。关于火车的车体狩猎特点,藤本和宫本茂17)认为落后于汽车的振动往往是明显大于其他汽车由于偏航模式和隧道空气动力学的影响。基于现场数据和数值模拟分析,藤本et al。18)也得出结论,计扩大的车体振动异常的可能原因Jyoetsu新干线。太阳et al。19)解释并演示了使用高速检查车辆建模这一现象。从建模结果,观察到车辆的阻尼因子的上辊中心模式首先增加然后减少车辆的增加速度。此外,还观察到轮轨关系不匹配使得整个狩猎mode-damping因素非常小,一个典型的现象与汽车相关的狩猎。

黄等。20.)也用根轨迹法分析车体狩猎现象和显示调整偏航阻尼器的参数可以消除狩猎的现象。史和吴21和魏et al。22]分析了车体晃动现象,通过建立应用刚柔耦合动力学模型。在建模分析,当地的高频振动被认为是由于狩猎的共振频率和弹性的耦合模式。施等人进行了大量的行驾驶测试和分析了车体的典型振动特征(23]。罗等人也成功地进行了一次模拟研究高速列车的动态特性,包括车体狩猎运动基于非线性橡胶弹簧模型(24]。此外,太阳和雷等人还研究了电力机车的车体狩猎(3,25]。利用根轨迹法,气等。26)报道,磨钢轨断面的偏差可以极大地影响车辆的操作质量,很容易引起车辆的车体和/或bogie-hunting运动。

一般来说,改善轮轨接触关系和调整悬架系统参数被认为是一些关键的补救措施消除或减少车身摇摆。曾庆红et al。(27)提出了一种轮廓形修正方案考虑转向架构架和车体的振动。李等人的风险降低低频低所造成的车辆狩猎等效锥度增加轮概要结束斜率(28]。太阳等人进行模拟,然后得出结论,增加轮副的内心距离可以消除摇曳的现象(19]。使用一条线测试验证,侯et al。29日减轻转向架和车体狩猎运动通过优化刚度和轮对轮轮副指导概要文件修改。

夏等人使用一个活跃的低频inerter-spring-damper类型动力减振器减轻车身摇摆现象(2]。在夏的研究中,结果表明,标准的评价指标并不总是直接描述车身摇摆的问题。车体振动或骑指数等指标需要考虑间接绩效评估。车身摇摆的典型的低频振动特征可以很容易地使用主动控制或非线性测量组件。这就是为什么车身摇摆的评价指标是近年来的一个研究热点。时频信号的峰值的车身加速度、吴等人和太阳等人提出了一个相应的评价方法在车身摇摆摇摆和行驶舒适标准化(30.,31日]。夏等人利用经验模态分解(EMD)和希尔伯特变换量化车身摇摆信号(2]。陈和沈,另一方面,使用模糊数学模型和量化车身摇摆的现象(32]。

目前的研究认为,很多原因会导致车体摇曳,如悬挂参数的不匹配,可怜的轮轨匹配,轮轨摩擦系数低。(1]。有时,摇曳的可以很快消失,同时在某些情况下,它可以存在很长时间了。人们普遍认为,车身车身摇摆的狩猎是主要原因。车体狩猎或不稳定行为是由bogie-hunting的共振频率和车身悬挂模式频率。这导致减少车辆系统的阻尼比,导致重大的车身摇摆。在过去,人们常认为狩猎运动通常只发生在低速和振动的影响可以消除通过增加速度超出了共振区。然而,随着中国的迅速发展和广泛应用的高速铁路系统,操作环境和边界条件越来越复杂。车身摇摆也发生在高速铁路业务。

本文关注vehicle-swaying现象观察中国的高速铁路干线为例,从的角度分析线性和非线性系统。在这项研究中,车身摇晃的原因被认为是相关的振动传播bogie-hunting运动由于低轮轨接触锥度和失配的悬架参数。进行优化分析轮轨匹配关系的角度和悬架系统来减少车身摇摆运动。优化方法,包括改善轮轨接触关系,调整旋转臂的刚度附着点(主要悬挂连接),空气弹簧的刚度,阻尼器的刚度,进行了分析和介绍。研究还包括汽车仿真分析与新穿轮概要文件下悬挂参数调整。研究结果表明,尽管悬挂参数的调整可以改善vehicle-swaying现象与新轮资料、转向架的振动仍然会影响穿轮配置文件。综合建模分析表明,重新安排铁路可以从根本上解决摇曳的现象没有任何负面影响。例如,考虑经济条件和其他因素,火车可以操作线关心穿轮配置文件。字段数据支持这和证实,该方法可以有效地减少车身摇摆现象。

2。现场试验数据分析

本节介绍的高速列车上的现场试验与车体摇曳。车辆的运行速度是300公里/小时,和操作途径是主线从长沙到广州在中国。数据收集和分析包括加速度、速度、车轮轮廓,钢轨断面。

2.1。加速度分析

车辆加速度传感器的布局图所示1(一)。检测车体振动的三向加速度传感器安装在车体地板的中心正上方前后转向架、车体中央轴1米的距离,如图1 (b)。振动加速度传感器,检测转向构架分别安装在前后帧结束,轴箱上方,如图1 (c)。获得的数据在2000赫兹的频率。一个SoMat eDAQ数据记录器,HBM公司提供的,用于收集数据。车体和转向架构架加速度传感器来自兰斯和汉堡王公司,分别。测量范围是2 g和70 g,灵敏度系数为1000,分别。

由于车身摇摆频率通常是低、加速度信号前后两端的车身使用0.5 -10赫兹频率过滤模块。这个频率就受到短时傅里叶变换得到时频特性图如图2(一个)和2 (b)。主要的振动频率在车身的前后两端约1.5赫兹。

量化身体车辆的振动特性,建立了横向加速度作为时频信号位于车身的前后端0.5 3赫兹四阶巴特沃斯滤波器如图2 (c)。图显示车身后端振动较大的加速度与前端相比,峰值加速度值为1.21 m / s²的峰值加速度,而车体前端约为0.86 m / s²。图2 (d)比较了车体与转向架构架的横向加速度过滤在0.5 - 3赫兹的范围。显然,图中显示两个组件之间的相位差,转向架构架的横向加速度比车体横向加速度。这表明该转向架还有一个并发狩猎运动的现象。

从频域、车体和转向架振动的主要频率基本上是相同的。分析了车体振动与车体姿态摇曳,提取一些数据进行进一步分析,如图所示2 (e)。数据显示,车体前后端横向振动相对同步,两者之间的相位差(前后)很小或几乎为零。这表明有一个突出的特点车体横向运动或滚动。垂直振动的车体左右有一个结束π阶段,表现出明显的车体横摇姿态特征。

2.2。轮轨接触条件

测试车辆的轮副资料测量研究轮轨接触条件。如图3(一个),每个轮子之间的磨损深度剖面和LMB10标准配置文件不超过0.2毫米,这表明一个理想的板条的条件。跟踪配置文件在不同公里从k1870 + 430上线k1902 + 000沿铁路线被测量。图3 (b)显示了轨道剖面测量的上游k1870 + 600和标准CHN60跟踪配置文件。相比之下,显然,轨面超精细,这是抛光控制精度不足造成的铁路重新安排流程和铁路的肩膀是明显低于标准的钢轨表面轮廓。轨面之间的等效锥度和相应的轮对在不同公里计算基于UIC519标准(33]。相应的结果如图3 (c),这表明LMB10和等效锥度的测量轮概要文件远小于一个LMB10标准轮概要和CHN60匹配。

2.3。乘坐舒适指数分析

车辆骑指数是一个重要的指标来评价车身振动和旅客舒适度。这个评估主要是基于车体振动加速度的测量。根据GB / T 5599 - 2019 (34),5 s标准测量时间。测量分车体内部的地板上偏离中央线到1000毫米,分别在1号和2号转向架。方程(1)说明了模型计算的指数: 在哪里一个振动加速度(m / s²),f振动频率(赫兹),F(f分别)频率修正系数。客运车辆,限制行驶舒适值是2.5,2.75,3.0,优秀,介质,分别和合格水平。

图4(一)表明侧骑指数的车体前端更好和小于2.5的大部分时间跨度(窗口)评估。但是,一小部分的时间窗口显示了指数大于2.5,但低于2.75。相比之下,车身尾部的指数明显比在车体的前端。当车辆运行在一个操作的速度300公里/小时,大部分指标超过2.5和3.0仍在阈值。车辆侧骑指数在某些部分超过3.0更长一段时间,这大大减少了乘客的舒适。图4 (b)表明,随着速度的增加,车辆侧骑指数有两座山峰。第一个峰值发生在约225 km / h,同时第二高峰发生在大约300 km / h。

3所示。MBS高速汽车造型

多体系统(MBS)铁路车辆模型建立了基于高速旅客列车运营时速300公里/小时。这个SIMPACK车辆模型和50个自由度(自由度),如图5、包含一个车身,两个转向架框架,八轴盒,四个车轮,和相关详细的悬架组件。车体和转向架构架都分配有六个独立的自由度,每个允许自由运动或旋转在纵向,横向和垂直方向,分别。轮副相当于六个自由度,而垂直方向的运动和旋转是独立的。轴箱只能绕着轴旋转。

模拟操作,摇曳的现象主要垂直阻尼器的阻尼,二次侧挡板,二级垂直阻尼,阻尼器,和横向塞都是模拟非线性力单位,和跟踪不规则,以武汉至广州主线,如图6。车轮和钢轨断面符合LMB10标准轮概要文件和实际测量铁路,分别。

验证模型的准确性和可靠性,刚性车体的固有频率模式进行测试,之后,模拟比较。制造的主要频率的仿真模型被发现与在现场实验中获得的主要频率一致。

使用动态模型模拟分析之后进行,结果与测量数据在时间和频率域。相应的结果如图7。

图7(一)仿真表明,振幅和字段数据在时域相对一致。0.5 - 3赫兹频段后过滤,车体前端横向加速度的峰值从模拟获得0.641 m / s²虽然它是0.698 m / s²字段数据。车身后端横向加速度的峰值为0.987 m / s²和1.079 m / s²字段数据,这表明良好的再现性的振动特征。加速度信号的频域特征建模和量化使用傅里叶分析在图7 (b)。从结果,观察到的主要振动频率是相同的峰值的1.499赫兹和1.466 Hz值,分别。

通过对比现场试验和数值模拟结果,MBS车辆动力学模型被成功地证实和验证。因此,得出结论,MBS模式适用于车身摇摆的建模机制。

4所示。数值模拟分析

4.1。线性稳定性分析

通过简化分析一个复杂的非线性系统近似线性系统是一个常见的处理方法在许多工程应用。根轨迹法就是这样一种流行的数学分析方法用于分析线性系统的稳定性。

下面的矩阵形式可以表示一个线性动态系统包含“n”自由度模: 在哪里n维系数矩阵一个线性系统的雅可比矩阵吗x相对于变量= 0x。方程解(2)如下:

用方程(3)方程(2)提供以下:

为B有一个非零的解决方案,有必要使系数行列式 ,从而产生一个解决方案 。系统的无阻尼固有频率, 。然而,对于一个阻尼自然频率 ,和阻尼比 。

建立了车辆模型的线性化非线性元素使用以下步骤:以等效锥度值轮轨接触锥形,然后在原点附近的值对于其他非线性力元素,和执行根轨迹分析线性化车辆系统。考虑车辆的速度从10公里/小时到500公里/小时速度增量区间2 km / h,频率和阻尼比的结果呈现在图8被获得。

图中可以看到8有两个狩猎运动模式。1 #和2 #狩猎运动的狩猎运动后(后)和前(主要)转向架,分别。随着车速的增加,狩猎运动的频率显著增加。当它通过车体的自然频率模式,偏航,上部和更低的摇摆模式频率略有变化。狩猎时的原始值可以恢复运动频率明显转移。图8 (b)表明车体反弹和音高模式的阻尼比不变,显示一条直线有轻微改变车体的偏航阻尼比。当狩猎运动模式频率交叉频率车体偏航模式(大约在100公里/小时),制造偏航mode-damping比率略有下降,然后逐渐增加。

偏航模式相比,阻尼比的变化上下摇摆的模式在图更明显8。当狩猎运动频率跨越摇摆频率越低(约为62公里/小时)的车体,摇曳下显著下降,即。从0.167到0.096,然后迅速恢复值略低于原来的阻尼比随着车速的增加。当第二个狩猎运动跨越车体上摇摆的频率在162 km / h,上摇曳mode-damping比例明显减少,从0.164下降到0.053。以增加速度236公里/小时,第一次狩猎运动的频率穿过车体上摇摆的频率,和上摇曳mode-damping率具有明显的反弹并返回略低于原来的频率。第二个狩猎运动当狩猎运动频率与阻尼系数会显著提高车体的上下摇摆频率模式,,然后,随着速度的增加逐渐减少。第一次狩猎运动表明一个小初始频率会合前增加,然后降低随着速度的增加。

4.2。非线性稳定性分析

描述车体的振动运动,主要的频率和能量集中率需要定义。车体振动的主要频率可以被定义为相对应的频率功率谱密度(PSD)频域峰值。能量浓度如何用于描述振动能量比在一定的频率,可以表示如下: 在哪里f₀是特定频率,Δ吗f频率范围,P是PSD函数。摘要f₀和Δf分别是主要的频率和0.5赫兹。

车辆模型用于数值模拟分析。车辆速度与线性系统状态是一致的。仿真时间是30年代,随着类似的输入参数如前面部分中讨论3。车体和转向架构架加速度乐队过滤使用0.5 0.5 -10 Hz, -40 Hz频率,分别。图9展示了车体振动的主要频率之间的比较基于非线性分析。车体和摆动频率得到使用根轨迹分析。主频率、能量集中率和车体和转向架构架的横向骑指数测定如图10。

图10表明,振动的车体和转向架构架的主要频率是在一个相对随机波动状态时速度小于60 kn / h。与此同时,数字10表明,能量集中率非常低。随着速度增加,车体振动的主要频率正好与摆动频率的根轨迹分析。图10表明车体振动的能量集中率开始增加,指数在一定程度上增加。当车速提高到150公里/小时,看到的是转向架振动的主要频率也从最初的高频随机波动迅速下降,这是与车体振动的主要频率相同。

当车速提高到170公里/小时,第二个狩猎频率(使用根轨迹分析获得)穿过车体的上摇摆的频率点。在这个时候,如图10的主要频率的波动车体振动进一步减少,能量集中率达到80%以上。骑指数的增加变得陡峭,制造开始动摇。相比于图8 (b)可以看出,阻尼比的上摇曳的模式和第一次狩猎运动明显减少。此时,车身摇摆引起的主要是车体的狩猎行为。这就是上摇曳之间的共振模式和bogie-hunting频率。此外,该指数显著增加,如图10。

当车辆速度达到240公里/小时,图10显示第一个狩猎频率也通过车体上摇摆频率模式。骑指数图10第一个峰值,此后,有轻微的下降。当车辆速度超过276公里/小时,图8 (b)表明上摇曳模式的阻尼比增加而狩猎运动的阻尼比继续减少。在这一点上,车体振动的主要频率明显不同于车体的刚性自然模式。条件,导致车体狩猎运动消失在这一点上是对应bogie-hunting模式相对较低的阻尼。以车辆的增加速度,图10说明的主要频率车体和转向架构架也慢慢增加。图10表明,该指数超过3.0,保持低于3.5没有主要随着速度的增加进一步下降趋势。在这一点上,车身振动的能量集中率也保持高速度超过250公里/小时,即,超过97%。

从数据8 (b)和图10,很明显,有一个车体狩猎运动在240 km / h圆锥度较低。当操作在300 km / h和更高的速度,车体振动的频率和每一个车身的主要频率自然模式是不同的。然而,每个模式的阻尼比并不是相对较低。

图11演示了一个验证车身摇摆机制在高速条件下,即非线性系统的分岔图,测量rail-LMB10概要文件,分别和非线性临界速度。这是使用的方法来完成减速和激励振幅变化。图中,在括号后车轮轮廓代表了测量轮配置文件在运行相应的公里。

括号中的“w”意味着单位的相应的操作距离10000公里,例如,LMB10 (15 w)意味着LMB10轮的形象后测量操作距离150000公里。图(11日)显示了等效锥度之间的关系,计算了UIC519 [33)和侧向位移对这些考虑轮轨接触的情况。图11 (b)表明测量铁路系统下的车辆系统的分岔和LMB10概要文件是一个典型的亚临界分岔。图11 (c)表明,轮轨关系的变化会导致很大的不同的轮对横向位移振幅的时频特征。容易识别的小波变换结果每个工况图11 (d)可实现振幅乘以相应的归一化系数。CHN60-LMB10的归一化系数,CHN60-LMB10 (15 w), CHN60-LMB10 (25 w), CHN60-LMB10 w(38),测量rail-LMB10,并测量rail-LMB10 w(38)分别为3.00,2.50,1.0,4.00,0.17,和1.60,分别。

图11 (c)显示,当测量铁路与LMB10轮概要文件相匹配,车辆只有0.054的等效锥度,非线性临界速度为176公里/小时。这样的速度远小于其他轮轨匹配条件与轮对横向运动幅度太大,以满足正常的车辆操作的要求。当等效锥度与穿轮配置文件增加到0.081,非线性临界速度大大提高,达到大约393 km / h。CHN60匹配LMB10轮概要文件时,等效锥度是0.110与非线性临界速度约为435公里/小时。这符合标准要求定期车辆操作条件。车辆的操作和车轮的磨损,轮副的等效锥度逐渐增加从0.110到0.391,而临界速度从435公里/小时降至284公里/小时。然而,连续操作在这些条件下可能导致bogie-hunting警报与车轮轮廓重新安排的需要。

图11 (d)说明的bogie-hunting稳定频率测量铁路,虽然LMB10轮概要是极低的,大概是1 - 2赫兹。由于等效锥度并不大,振动频率低,振动幅度可能达不到的加速度限制bogie-hunting稳定性判据中指定gb5599 - 2019。这种现象会发生即使狩猎导致轮副或车辆系统稳定性影响显著。轮子磨损到极限,狩猎稳定频率增加到约3.1赫兹。同时,CHN60匹配LMB10轮概要文件时,狩猎稳定频率大约是4.2赫兹。增加磨损,狩猎稳定频率略有降低,然后增加,理论上预测。一般来说,蜿蜒的频率等效锥度的增加而增加。

基于上述分析,图10表明,随着速度的增加,车身摇晃第一,骑在240 km / h指数达到峰值。狩猎的频率是一致的车体上摇摆的频率与阻尼比明显下降,表现出一个更典型的车体狩猎运动的特点。随着速度的增加,然后骑指数略有下降但增长速度超过275公里/小时,而图9主要表明车体的振动频率有一定的区别的各种严格的制造模式。这不同于车体狩猎运动的定义。较低的分岔类型的车辆联系锥度是一个典型的亚临界分岔,和非线性临界速度约为175公里/小时,如图11 (b)和11 (c)。当车辆速度超过了非线性临界速度,它将容易导致bogie-hunting现象作为激励振幅超过分歧不稳定极限环幅值。基于这些结果,得出bogie-hunting运动的主要原因是低频车身摇摆现象在高车辆速度,这是通过悬架系统传递到车体。

5。参数敏感性分析

本节的重点是轮轨接触关系,旋转臂接合点的刚度,刚度的二级空翻,摇曳和偏航阻尼器的参数来消除这种现象。轮轨接触优化分析主要考虑之间的接触关系新/旧LMB10轮概要文件和实际测量/ CHN60铁路配置文件。仿真,主要是基于原始参数的改变,从0.2到1.5倍的旋转臂接合点和二次空翻的刚度而从0.2到3倍的二级横向阻尼,分析了影响车身摇摆现象。旋转臂连接处刚度的初始值是72 MN / m二级横向刚度的0.135 MN / m和第二个横向阻尼13 kN·s / m,而运行速度是300公里/小时。优化结果图形如图12。

图12(一个)表明极端低等效锥度,最小系统的阻尼比边际,只有0.025,处于临界失稳状态。与此同时,车身后端骑指数超过3.0的限制。有预期的车身摇摆行为。等效锥度的逐渐增加至0.12,系统的最小阻尼比增加,这会导致一个重大改善车身摇摆现象。然而,骑指数低于2.00。等效锥度不断增加时,系统的最小阻尼比并没有改变太多。最终随着车轮轮廓穿,系统的最小阻尼比显著降低车体的骑指数继续恶化。从图可以看出12 (b),较小的纵向刚度回转臂接合点,最小系统的阻尼比越大,车体振动就越好。当扶轮手臂附着点纵向刚度是14.4 MN / m,系统的最小阻尼比是最大的,这是0.133一程指数为2.00。与纵向刚度的增加,系统的最小阻尼比显著降低车体的振动显著加剧。当扶轮手臂附着点纵向刚度达到50.4 MN / m,车身后端骑指数超过3.00。不断随着纵向刚度的增加,系统的最小阻尼比开始逐渐减少。它是观察图12 (c)的低水平刚度二级空翻,最小系统的阻尼比越大。然而,相比的优化效果等效锥度和旋转臂接合点,优化空翻的影响相对有限。即使空翻的水平刚度降低到0.027 MN / m,系统的最小阻尼系数只有0.05的指数达到2.65。这个数字12 (d)表明,随着二级横向减振器阻尼的增加从2.6 kN 39 kN··s / m s / m,有轻微的最小阻尼比的下降趋势。与此同时,骑车体前端指数从2.3增加到2.7,而车身尾部指数保持不变。普遍认为,优化二次侧挡板的车身摇摆行为并不明显。

由于偏航阻尼器的动态参数显著影响车辆稳定性、三偏航阻尼器的参数测量采用,即1 #、2 #、3 #阻尼器,分别。这些阻尼器的刚度和阻尼特性数据所示12(一个)和12 (b)。这些阻尼器的等效刚度是大约16.28 MN / m, 8.89 MN / m和5.48 MN / m,分别约428 kN的等效阻尼·s / m, 428 kN·s / m(阻尼小于1 # ' s卸货后),和330 kN·s / m,分别。九个匹配条件,结合三个偏航阻尼器的等效刚度和阻尼图所示13 (c)随着优化效果。在这其中,K和C代表刚度和阻尼,代表了阻尼器的数量。K1-C1是原先的工作状态。

图13 (c)说明了阻尼器的阻尼对车身摇摆现象有很大的影响。三个偏航阻尼器研究中,阻尼越小,越有效降低车身摇摆现象。当阻尼值是428 kN·s / m,车身尾部的指数是3.14。然而,当阻尼减少到330 kN·s / m,指数降至2.24,这是优化28%越限程指数升级到优秀的状态。与阻尼值变化相比,阻尼器的刚度没有明显在改善摇曳的敏感性。

从上面的分析,调整适当的轮轨接触关系,减少回转臂接合点的纵向刚度、阻尼的阻尼器可以有效地降低车身的摇晃的行为。优化结果如图14。

图(14日)指出三种有效的方法可以有效地降低车体的振幅摇曳,控制vehicle-swaying现象,大大提高稳定指数。根据图14 (b),通过改变轮轨接触关系,原1.5赫兹的摇摆频率完全消失一个浅振幅峰值出现在更高的频率(即。,大约在2.75赫兹)。总的来说,没有明显的峰值振动主频率。还有一个小峰附近的原始频率虽然方法减少旋转臂附件点纵向刚度和阻尼器的等效阻尼也可以减少车体的振动峰。这说明,这两个方法可以减少轮副之间的耦合关系,转向构架,车体而摆动运动传播可以减少通过改变悬架参数。同样,车体的能量可以基本上消除了通过改变轮轨接触关系。

值得注意的是,减少悬架基本参数会引起异常振动,甚至不稳定的车辆,特别是那些与穿轮子配置文件。在图15,改变了悬挂参数之间的分析显示与穿轮子配置文件。分析,横向骑指数的平均值计算车体前后测量的点。转向架构架的加速度是过滤在0.5 -40赫兹频率有四个订单巴特沃斯滤波器。之间的有效的锥度测量铁路和穿轮概要0.081等效锥度的0.391标准铁路和穿轮之间的概要文件。

图(15日)表明转向架构架的振动相对类似于原始的纵向刚度参数和优化参数,为CHN60铁路概况与LMB10标准轮概要文件,以及测量钢轨断面与穿轮概要文件。然而,车体骑指数与优化参数优越当原始参数的匹配下使用CHN60钢轨断面和LMB10标准轮概要或测量钢轨断面和LMB10穿轮概要。当CHN60钢轨断面匹配穿轮子,均方根(RMS)值和最大(MAX)值的转向架构架横向加速度(调整参数显著大于原始参数)的增加从1.691 m / s²和7.021 m / s²2.291和8.403 m / s²以递增的速度分别为35.5%和15.4%。骑指数没有显著改变在当前的条件。图15 (b)表明,调整下的转向架构架的振动阻尼器也表现出类似的情况。当CHN60铁路LMB10轮匹配的配置文件或测量铁路匹配穿轮子,区别也不是很大。优化参数的振动显著增加的匹配CHN60铁路和穿轮的平均和最大价值增加了45.8%和30.2%,分别。同时,汽车骑指数显著恶化由于增加转向架构架的振动。

基于上述分析,可以看出,改变悬架基本参数的确可以提高车身摇摆现象。长期操作,然而,当受到车轮轮廓穿将明显增加,而且,因此,将转向架frame-ultimately导致狩猎运动的振动,甚至稳定。从根本上讲,解决车身摇摆行为需要改变轮轨接触关系,重塑可解析的钢轨断面或调整操作交通路线。这最终允许车辆与穿轮概要文件操作铁路线。

图16显示该车辆返回与穿这条线轮概要文件在运行在其他0.101线的等效锥度。

图4显示匹配的新轮概要文件和物理测量钢轨断面,骑指数是不好的。测试数据对应的比例,合格,不合格(即。限制)水平分别为9.43%,13.30%,和18.34%,分别。与此相反,在图的数据(16日),优化接触关系,表明减少0%,0.29%,和2.88%,分别。这说明骑制造指数已经明显改善由于改善轮轨接触关系。前后车体的振动加速度,在0.5 - 3赫兹频率过滤,也减少显著图16 (b)。线测试验证异常轮轨接触关系的确是车身摇摆的直接原因。总的来说,结果表明,通过改善轮轨接触关系,低频车体摇曳在低接触锥度可以减轻。

6。结论

根据现场试验和仿真分析的车身摇摆现象在低接触锥形呈现在这篇文章中,可以得出以下结论:(1)现场试验表明,与传统的认知,车身摇晃的现象也会发生在高速度。这可以显著影响骑指数和乘客的舒适与车身摇摆行为。(2)与传统车身狩猎稳定、高速车体摇曳的也是一个功能bogie-hunting运动造成的低等效锥度和悬挂参数的合理匹配下的轮轨匹配关系。对车身摇摆运动(直接原因被认为是异常钢轨断面),分析表明,摇曳的不一定是由车身独自狩猎运动引起的。bogie-hunting运动也会导致车身摇摆运动在某些情况下,边界条件。(3)通过改善轮轨接触关系,减少回转臂接合点的纵向刚度和减少偏航阻尼器的阻尼和刚度,车身摇晃现象可以有效地减少或消除。然而,当车辆运行在一个标准的符合穿轮,调整悬架系统参数振动甚至会增加车辆的不稳定,因此/风险运行安全构成潜在威胁。(4)重新安排铁路可以大大有助于解决车身摇摆的问题。在经济方面和成本,操作计划可以调整,以使车辆运行在另一行并返回到测量与穿轮概要文件。实测数据表明,该方法可以有效地降低低频车身摇摆现象在低联系锥度。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突的研究,本文的作者,和/或出版。

确认

这个项目是由中国国家自然科学基金(批准号U2034210),国家重点实验室项目的牵引力(格兰特nos.2018TPL_T11和2019 tpl_t18),和四川科技项目(批准号2020 yj0074)。