考虑轮轨碰撞的转向架蛇行振动的非线性分析

考虑系统中干摩擦力和轮轨相互碰撞作用等非线性因素,建立了3个自由度的货车转向架非线性横向振动数学模型.应用数值方法研究了货车转向架蛇行振动的Hopf分叉、临界速度及转变速度,表明蛇行振动存在两个Hopf分叉不变圈,一个是稳定的,另一个是不稳定的.进一步分析了参数变化时对蛇行振动临界速度及临界不变圈的影响.     

基于特征根的跨坐式独轨车辆的稳定性分析

建立了跨坐式独轨车辆的横向动力学方程 ,并在该模型中考虑了所有轮胎的径向刚度以及走行轮胎的侧偏效应和纵向滑转 .根据动力学方程的特征根分析了跨坐式独轨车辆转向架的运动稳定性 .分析结果表明跨坐式独轨车辆的转向架存在不稳定的蛇行运动 ,其临界速度取决于转向架本身的结构及参数 .特征根分析还表明 ,只有当导向轮胎和稳定轮胎同时贴靠轨道并且其径向刚度要达到一定的数值时 ,转向架的运动才是稳定的     

不同位置横向减振器失效对地铁车辆动力学性能影响

为了研究地铁车辆不同位置二系横向减振器失效对地铁车辆动力学性能影响,建立了横向减振器力元模型和地铁车辆非线性动力学模型,分别计算并比较了地铁车辆二系横向减振器正常状态、前转向架横向减振器失效、后转向架横向减振器失效、整车横向减振器失效这四种状态下地铁车辆的临界速度、脱轨系数、轮重减载率和平稳性指标。结果表明：不同位置横向减振器失效均会使地铁车辆的临界速度有所降低;均会使地铁车辆的脱轨系数和轮重减载率略微增大,但影响非常小;横向减振器失效对垂向平稳性指标影响不明显,但会使横向平稳性指标显著增加;并且前、后转向架横向减振器分别失效时地铁车辆动力学性能没有显著差异。     

柔性耦合轮对转向架的径向原理和稳定性分析

高速和轻型铰接式车辆采用柔性耦合轮对转向架具有快速连挂、易于分解和检修等优点 .在建立柔性耦合轮对转向架的车组模型基础上 ,分析了其径向原理和运行稳定性 ,与传统构架式转向架的铰接车辆和独立式车辆的动力学性能进行了比较 .在选择合适的耦合和悬挂系统参数条件下 ,采用柔性耦合轮对转向架的铰接车组具有良好的运行稳定性和较高的蛇行临界速度 ,中间的耦合轮对可以实现几乎纯径向的曲线通过 .     

基于耦合度的铁道车辆平稳性分析

为探究转向架蛇行运动对车体异常晃动的影响程度,首先,建立了多刚体的车辆系统模型,仿真再现了横向平稳性局部恶化现象.其次,基于模糊数学的欧式贴近度准则,定义了整个车辆系统所有模态之间的耦合度,以降低系统的耦合度为目标,对车辆悬挂参数进行了优化设计.计算结果表明:转向架蛇行运动的频率与车体横向振动的固有频率相接近时,车体横向发生耦合振动,恶化横向平稳性,此时车辆系统耦合度最大.通过优选车辆的悬挂参数,可有效降低耦合度,减弱车体横向耦合振动,消除横向平稳性局部恶化现象.     

宽轨机车水平悬挂参数对临界速度的影响

针对某型宽轨机车,建立了机车转向架临界速度分析模型和10自由度蛇形运动微分方程,利用特征根法求解转向架的临界速度,分析机车水平悬挂参数对临界速度的影响以及一系横、纵向刚度和二系横向减振器参数之间的匹配关系。研究结果表明：二系水平悬挂参数对机车临界速度的影响相对较小;一系横、纵向刚度与二系横向减振器刚度的适度增大均可提高机车的临界速度,合适的二系横向减振器阻尼值可使临界速度达到最高;二系横向减振器最优阻尼值随一系纵向刚度的增加而减小,并逐渐到达稳定值;二系横向减振器最优阻尼值随二系横向减振器刚度的增大而增加;随一系横向刚度的增加,二系横向减振器刚度较小时,二系横向减振器最优阻尼值先减小后增大,二系横向减振器刚度较大时,减振器最优阻尼值也增大。     

1∶5铁道车辆滚动实验台的教学实验开发

在1∶5铁道车辆滚动实验台上开发了一系列教学实验。蛇形运动教学实验:测量转向架横向位移的时域波形,分析出蛇形频率和运行速度的关系,计算车辆踏面等效斜率以及临界速度;轮轨力的测量实验:提出轮轨力连续测量的实验方案,测出轮轨横向力和垂向力;车体振型测量实验:采集车体振动信息,辨识出车体的5个振型及其对应的频率;车辆故障检测实验:测量踏面模拟故障状态的加速度,给出踏面故障的频率规律。     

1∶5铁道车辆滚动实验台的教学实验开发

在1∶5铁道车辆滚动实验台上开发了一系列教学实验。蛇形运动教学实验:测量转向架横向位移的时域波形,分析出蛇形频率和运行速度的关系,计算车辆踏面等效斜率以及临界速度;轮轨力的测量实验:提出轮轨力连续测量的实验方案,测出轮轨横向力和垂向力;车体振型测量实验:采集车体振动信息,辨识出车体的5个振型及其对应的频率;车辆故障检测实验:测量踏面模拟故障状态的加速度,给出踏面故障的频率规律。     

高速客车悬挂参数对临界速度的影响研究

介绍高速客车蛇形运动和临界速度,引入蛇形运动Hopf分岔,用"升速法"和"降速法"分别求解线性临界速度和非线性临界速度.用德国低干扰轨道谱作为轨道不平顺激扰,基于多体动力学软件SIMPACK,建立高速客车仿真模型,完成参数设置.求解出高速客车线性临界速度为400 km/h,非线性临界速度为355 km/h,绘制蛇形运动Hopf分岔图.对车辆主要悬挂参数进行线性处理,通过控制变量法分析单个悬挂参数对车辆非线性临界速度的影响;对于单个悬挂参数的取值,用变化系数法逐一实验.结果表明,适当增大抗蛇行减振器阻尼,车辆稳定性提升明显,轴箱定位刚度的影响次之,横向减振器主要提高车辆的曲线通过能力,空气弹簧参数对非线性临界速度基本没有影响.     

非线性自回归模型在轨道车辆转向架运行状态辨识中的应用

提出一种基于非线性自回归模型(GNAR模型)的轨道车辆转向架运行状态辨识方法。对不同状态的转向架系统输出信号建立GNAR模型,通过模型特征量,辨识系统不同状态,实现转向架运行品质实时动态监测。在ADAMS/Rail平台下的虚拟样机仿真实验说明了该方法的有效性和可行性,GNAR模型的特征量能够体现车辆转向架系统运行状态信息变化,用于判别其是否偏离正常功能,通过对这些特征量的监测和辨识,可以保证车辆系统的运行安全。     

铁道货车三大件转向架轴箱仿真模型研究

1．引言 货车三大件转向架因为具有结构简单、检修方便、均载性好、对扭曲线路适应性强等优点而被北美、南非、中国等大多数国家普遍采用。但是由于其结构简单，因此货车动力学性能具有强烈的非线性特征。这些非线性环节主要表现在轮轨接触、轴箱导框摩擦副、导框间隙，非线性抗菱刚度、摇枕变摩擦减振器（斜锲）：心盘摩擦副及旁承等。虽然传统三大件转向架通过多年来的提速改造，例如采用加橡胶垫、加装交叉支撑装置，加装常接触式摩擦旁承等技术都大大减轻了三大件转向架的非线性特性。但是结构特点决定，改造后的三大件转向架依旧存在着很多非线性环节。在三大件转向架的数值仿真过程中这些非线性环节容易对数值积分造成奇点，影响计算速度和精度。     

新型柱板式高墩大跨度刚构桥车-桥耦合振动影响因素分析

以黄韩侯铁路线纵目沟特大桥为工程背景,建立车辆动力模型、桥梁有限元模型并考虑轮轨关系,以蛇形运动和轨道不平顺作为系统的自激激励源,利用大型有限元软件ANSYS以及UM动力学分析软件联合进行仿真分析.探讨桥梁结构刚度、行车速度、轨道不平顺以及货车编组情况等因素对新型柱板式高墩大跨度刚构桥梁车-桥耦合系统的影响.研究表明:桥梁横向刚度的减小对车-桥耦合系统的横向振动影响比较明显,对其竖向振动影响较小;桥梁竖向刚度的改变对车-桥耦合系统的竖向振动影响较为显著,对其横向振动影响较小;轨道不平顺的增加将导致车-桥耦合系统振动明显加剧;空载货车的横向稳定性较重载货车的弱,易发生脱轨事故.     

关于火车货车转向架检修的优化和提升

随着我国科技的不断进步，国家对铁路货车的投入不断加大，铁路货车的载重和速度都在不断提升，货车的转向架、车钩缓冲装置等都在协调发展。该文将简述铁路货车转向架的概况，引导人们充分认识转向架，对铁路货车转向架关键性技术进行分析，全面了解转向架的结构，从而对其优化和提升，我国相关技术研究人员提供适当帮助。     

不同运动速度下轴向运动梁的非线性振动研究

应用增量谐波平法(IHB法)研究在不同轴向运动速度下运动梁的非线性振动。根据哈密顿原理建立梁的横向运动微分方程,采用分离变量法分离时间变量和空间变量,并利用Galerk in方法离散运动方程,得到了带3次非线性项的多自由度方程。典型算例获得了轴向运动梁横向非线性振动在不同速度下的频率-振幅响应曲线,讨论了出现内部共振的临界速度vc。     

非线性粘弹性板条的分叉和混沌

考虑材料的非线性粘弹性效应，建立了板条的横向动力方程，利用Melnikov函数法给出了系统发生混沌运动的临界条件，最后对通向混沌的道路进行了讨论。     

高速转向架技术的创新研究

在介绍我国高速列车发展和创新研究平台建立的基础上,开展了引进高速动车组从轮对踏面及内侧距、线路不平顺到动车组参数的适应性研究;以提升动车组运行速度为目标,优化了京津城际铁路高速动车组的参数,并开展科学研究性试验,获得了最高运行速度394.3 km/h的高速列车运动行为及耦合系统的动力学响应特征;针对京沪高速铁路用新一代高速列车速度目标值,京津城际动车组的运用情况和无砟高架线路的不平顺谱特性,在保证更高临界速度的基础上,为了进一步提高动车组的垂向和横向动力学性能,完成了转向架结构和参数的进一步优化,实现了引进动车组的消化吸收再创新。     

倾斜来流下圆管的稳定性及响应分析

换热器、海洋立管等管阵结构在高速流体的冲刷下,由于流体弹性不稳定性的影响,会发生剧烈振动,这种振动可能对结构产生破坏,而且振幅较大时,管阵中的圆管将发生碰撞,从而使系统带有强非线性。考虑以上情况,研究了管阵中圆管的振动现象,首先建立系统的运动偏微分方程,使用伽辽金法进行离散,然后采用数值方法求解系统响应。并研究了流速和倾斜角度对系统运动的影响。研究结果表明:随着倾斜角不断增大,系统临界流速逐渐增大,相较于轴向流来说,横向流对系统临界流速的影响更大;当倾斜角为60°时,随着流速不断增加,系统发生颤振失稳,依次出现极限环振动、周期1振荡、拟周期运动。相关的实际工程计算中,应当更多地考虑具有倾斜角的来流对系统运动的影响。     

青藏线棚车在强横风下的倾覆稳定性

采用缩比棚车模型风洞实验的方法研究棚车在5 m高路堤和15 m高桥梁上的气动性能,得到气动力系数与侧滑角之间的关系,在此基础上,根据静力矩平衡原理建立棚车整车在轨道上倾覆及车体在转向架上倾覆的数学模型,得到车辆在直线和曲线上运行时车辆运行车速和临界倾覆风速关系.研究结果表明:路堤或桥梁上棚车的气动力系数均随着侧滑角的增大而增大,在桥梁上侧滑角为75°时达到最大值,之后稍微降低;车体在转向架上倾覆时的临界风速小于车辆整车在轨道上倾覆的临界风速,车辆的安全速度限值应当以车体在转向架上倾覆为基础进行研究;车辆在曲线上静止时,其在路堤和桥梁上的临界倾覆风速分别为37.0和39.5 m/s,当车速为100km/h时,其临界倾覆风接近30 m/s;若车辆在直线上静止时,其在路堤和桥梁上的临界倾覆风速分别为45.0和49.0 m/s,当车速为120 km/h时,在路堤或桥梁上棚车的临界倾覆风速接近33 m/s.     

推力轴承对柔性转子系统的非线性动力影响

针对推力轴承支承下,推力轴承对柔性转子系统的稳定性影响问题,考虑转子的倾斜后得到了推力轴承提供的非线性力和力矩,建立了单盘柔性转子系统的有限元模型.将转子的轴向和横向运动方程相结合,对其线性自由度进行缩减后形成了整个系统的动力方程,运用打靶法和Floquet稳定性分叉理论,分析了推力轴承以及圆盘质量偏心对整个系统的非线性动力影响.数值结果表明,推力轴承对整个系统运行的稳定性和分叉行为有很大影响,推力轴承延迟了系统周期解的分叉,提高了临界转速和失稳转速,降低了转子共振振幅,因此推力轴承有助于转子系统的稳定运行.     

提速货车作用下铁路钢板梁横向振动机理

针对我国铁路货车提速过程中发现的铁路上承钢板梁桥横向振动严重超限现象,以随机人工蛇行波作为激励输入,通过大量的模拟计算,对40ｍ上承钢板梁在货车(空车)作用下的横向振动特性进行了初步探讨.结果表明:当输入蛇行波长在8～9ｍ范围内,列车行驶速度为55～70ｋｍ·ｈ-1时,蛇行运动频率为2.10Ｈｚ左右,正好与梁的横向有载频率接近,这时桥梁横向振动出现较大的振幅,计算出的结果与现场测试结果接近提速货车作用下铁路钢板梁横向振动机理@李建中@范立础