高速列车高频振动特性分析

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1、’≯0中文摘要摘要：随着国内高速铁路的大力发展，高速列车高频振动问题受到越来越多的关注。高速列车高频振动是指振动频率接近或超过系统部件低阶固有频率、容易诱发部件颤振或共振的振动。高频振动影响旅客乘坐舒适性，加速了车辆一轨道系统部件的损伤，并严重影响高速列车运行安全性和可靠性。本文以车辆一轨道耦合动力学理论为基础，运用数值仿真分析方法，对高速列车高频振动问题进行研究。本论文主要工作如下：1．为了能够更加全面反映高速铁路车辆与轨道作用的实质，建立了车辆一轨道耦合动力学模型。为了反映轮轨接触振动的实况，该模型采用Timoshenko梁模

2、拟钢轨。采用沈氏理论计算轮轨蠕滑力。并运用新型显示积分法对模型进行数值仿真计算。2．根据轨道低接头和车轮扁疤激扰类型产生原因和作用机理，建立这两种激扰模型，给出轨道低接头和车轮扁疤激扰模型冲击速度公式。3．设定不同速度和不同的轨道低接头总折角，仿真高速列车的运行情况。从时域方面计算高速列车的轮轨力、脱轨系数和轮重减载率，对高速列车的安全性进行评价；并依照相关规定，给出不同速度下轨道低接头总折角的限定值。从频域方面对车轮力、车轮加速度和构架加速度进行功率谱密度分析，以评价高频振动对车轮和构架振动的影响。4．设定不同速度和不同长度的车

3、轮扁疤，仿真高速列车的运行情况。从时域方面计算高速列车的轮轨力、脱轨系数和轮重减载率，对高速列车的安全性进行评价；并依照相关规定，给出不同速度下车轮扁疤长度的限定值。从频域方面对车轮力、车轮加速度、构架加速度和车体加速度进行功率谱密度分析，以评价高频振动对车轮、构架和车体振动的影响。5．运用SIMPACK对轨道短波不平顺进行仿真计算。设定不同短波不平顺波长，观察不同波长对车体振动加速度的影响。结果表明，短波波长越短，车体振动加速度主频越大。关键词：高速列车；车辆一轨道耦合动力学；低接头；车轮扁疤；短波不平顺分类号：U270．1J●

4、l>■ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Along、jl，inlthefastdevelopmentofhigh-speedrailway,problemsabouthigh—frequencyvibrationofthehigh—speedtrainaremoreandmoreconcemed．Thehigh一仔equencyvibrationinfluencesfidecomfort，damagescomponentsofvehicle-track,hasimportanteffectonthesecurity

5、andreliabilityofhigh—speedtrain．Thispaperstudiesthehigh—frequencyvibrationproblembasedonvehicle-trackcouplingdynamicsmodelandnumericalintegrationmethod．Themaincontentaboutthispaperasthefollowing：1．Inordertobeaercharacterizethewheel—railinteractionathigh—speedtrain,ave

6、hicle-trackcouplingdynamicsmodelisdeveloped．Invehicle—trackcouplingdynamicsmodel，aTimoshenkobeamisusedtoimitaterails．Thewheel—railcreepforcesalecalculatedbyShen-Hedrick—Elkins’model．Anewnumericalintegrationmethodisusedtosimulatethevehicle—trackcouplingdynamicsmodel．2．

7、ForthepurposeofsimulatinghighspeedtrainoperationalaspecLthispaperenactmentthetrainnmningonrailwithdifferentraildippedjointtotalangleanddifferentspeed．Thewheelforces，derailmentcoefficientandreductionrateofwheelloadofthewainarecalculated．Thethresholdofdippedjointtotalan

8、gleofdifferentspeedtrainsisgiven．Inordertoevaluatetheinfluenceofthehigh一疳equencyvibrationonthe砌n，thispapercalculatedthePSDof