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《轨道随机不平顺对车辆轨道系统横向振动的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第33卷第3期南 京 航 空 航 天 大 学 学 报Vol.33No.32001年6月JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsJun.2001文章编号:100522615(2001)0320227206轨道随机不平顺对车辆ö轨道系统横向振动的影响1)2)1)陈 果 翟婉明 左洪福(1)南京航空航天大学民航学院 南京,210016)(2)西南交通大学列车与线路研究所 成都,610031)摘要 基于车辆2轨道耦合动力学理论,建立了车辆2轨道垂横耦合模型,利用时域数值积分法在时域仿真得到耦合
2、系统的横向随机振动响应,再用周期图法估计出车辆、轨道横向随机响应功率谱密度,利用谱分析详细研究了轨道高低、水平、方向和轨距不平顺对车辆、轨道横向随机振动的影响。结果表明,车辆及轮轨横向力表现为低频振动,主要受轨道方向和水平不平顺影响;钢轨和轨枕的横向振动频率分布很广,其低频段主要受轨道方向和水平不平顺影响,而高频段的振动主要由轨面垂向短波不平顺激发。关键词:车辆;轨道;随机振动;横向响应;耦合模型;轨道不平顺中图分类号:U260.11;U270.11;U211.5 文献标识码:A引 言1 车辆2轨道垂横耦合模型铁路运输属于轮轨接触式运输,来
3、自轨道的不1.1 车辆2轨道垂横耦合模型特点平顺激扰有高低、水平、方向和轨距四种。研究表车辆2轨道垂横耦合模型同时考虑车辆和轨道[1]明,轨道不平顺是随里程变化的随机函数,无法部件的横向和垂向振动,在耦合模型中,将车辆系用确定性函数描述,要应用随机振动理论进行研统视为多刚体系统;将钢轨视为连续弹性点支承基究,以期在各种不平顺作用下,进行车辆运行平稳础上无限长欧拉梁,并考虑其垂向、横向和扭转振性预测和车辆、轨道随机振动响应分析,从而为车动;将轨枕视为刚体,考虑其垂向、横向及转动;道辆、轨道系统的减振、隔振提供新思路,为研究车辆床被简化为刚性质量块,考
4、虑其垂向振动和相互之和轨道部件的疲劳寿命和系统可靠性提供理论依间的剪切作用。限于篇幅,模型及车辆、轨道运动微据。分方程推导详见文[2],在此从略。传统车辆动力学将钢轨视为刚性,不考虑由轨1.2 轮轨耦合关系模型道随机不平顺所产生的轨下基础振动。文[1]研究表明,四种轨道不平顺对车辆振动的影响作用各不轮轨关系是车辆和轨道相互耦合的纽带。在轮相同,但是由于计算模型的限制,未得到四种不平轨空间动态接触几何关系研究中,彻底摆脱了传统顺对轨道振动的影响规律。事实上,车辆和轨道系求解轮轨接触关系的轮轨刚性接触和始终接触的统在轨道不平顺的作用下,是相互耦合、相互
5、影响假设,避免了轮对侧滚角的迭代,同时考虑钢轨横的,车辆和轨道实际上呈现一种特定的耦合振动形向、垂向和扭转运动以及轨道不平顺对接触几何的态。所以,要综合反映四种轨道不平顺对车辆和轨影响;在轮轨法向力求解中,运用轮轨非线性赫兹道的影响规律,就必须运用同时考虑车辆和轨道横接触理论,通过与轮轨接触几何计算结合,简洁快向和垂向振动的车辆2轨道垂横耦合模型。速求得轮轨法向力,实现了轮轨法向力和蠕滑力的基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(编号:98061303)资助项目。收稿日期:2000207231;修订日期:2000209222作者简介:陈 果,男,
6、博士后,1972年11月生;翟婉明,男,教授,博士生导师,1963年6月生;左洪福,男,教授,博士生导师,1959年9月生。©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net228南 京 航 空 航 天 大 学 学 报第33卷计算分开,同时还可准确计算轮轨瞬时脱离的情式中:G为轮轨材料合成剪切模量;a,b分别为接形,因而较传统车辆动力学的求解方法更为完善;触椭圆的长半轴和短半轴;Cij为Kalker系数。在轮轨蠕滑
7、力求解中,首先按Kalker线性理论确Kalker线性蠕滑理论只适用于小蠕滑率的情定蠕滑力,然后再按Johnson2Vermulen方法进行形。对于大蠕滑率的情况,蠕滑力呈现饱和状态,蠕非线性修正,并且在纵向、横向和自旋蠕滑率的求滑力与蠕滑率成非线性关系。为此,我们采用解中,充分考虑了轨道不平顺变化速度和钢轨振动Johnson2Vermeulen理论作如下修正23速度的影响。FR1FR1FRfN-+fN3fN27fN1.3 轮轨作用力的求解F′R=(5) 当FR≤3fN1.3.1 轮轨法向力fN 当FR>3fN式中:f为轮轨副的摩擦系数;FR
8、为纵向和横向合轮轨法向力由著名的赫兹非线性弹性接触理[3]成蠕滑力。引入修正系数E=F′RöFR,则得修正的论确定3ö2蠕
