【摘 要】
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我国城市面积的扩张使得城市中心圈和市郊区域的沟通逐渐紧密,使得人们的出行次数和出行距离相比以往都有较大的增长,目前主流的出行方式无法满足人们日益增长的出行需求。我国研发的CRH城际动车组能够实现邻近城市间的快速往返,满足了我国在城市群崛起和区域经济快速发展背景下对城际轨道交通的需求。该型动车组采用了动力分散式以及轻量化设计,这加剧了车体的振动并使其与车下设备形成耦合系统,使车辆系统的振动问题变得复
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我国城市面积的扩张使得城市中心圈和市郊区域的沟通逐渐紧密,使得人们的出行次数和出行距离相比以往都有较大的增长,目前主流的出行方式无法满足人们日益增长的出行需求。我国研发的CRH城际动车组能够实现邻近城市间的快速往返,满足了我国在城市群崛起和区域经济快速发展背景下对城际轨道交通的需求。该型动车组采用了动力分散式以及轻量化设计,这加剧了车体的振动并使其与车下设备形成耦合系统,使车辆系统的振动问题变得复杂,同时由于车体低阶弯曲振动频率的下降,车体还有可能与转向架形成共振。车体的弹性振动会造成车辆运行平稳性的恶化,降低悬挂结构或车体的寿命。因此有必要对此展开研究并探寻能有效抑制车体振动的措施,本文以此出发开展如下工作:(1)分别建立关于车体与设备耦合振动的理论、试验、仿真模型,研究设备悬挂参数对车体一阶垂弯频率以及车辆系统振动的影响。结果表明:在不同的纵向悬挂位置下,随着悬挂频率的增大,车体一阶垂弯频率的变化规律符合“频率跳变”现象;随着设备悬挂位置至车体中心纵向距离的增大,频率比变化对车体一阶垂弯频率的影响逐渐减小;存在合适的设备悬挂频率能抑制车辆系统的振动,且设备质量越大,该悬挂频率越小。同时当悬挂频率一定时,设备质量的增大也有助于抑制车辆系统的振动。(2)建立弹性车体与设备的刚柔耦合动力学模型并进行仿真,其中取设备的质量范围为1 t~8 t,悬挂频率与车体一阶垂弯频率比值范围为0.4~1.6,列车运行速度分别为140 km/h、160 km/h、180 km/h,通过加速度均方根值与Sperling平稳性指标对车体及设备的振动量进行评价。结果表明:在悬挂频率一定时,适当增大设备质量有助于抑制车体的振动,提升运行平稳性,同时减小设备自身的振动;当设备质量较小时,车体中心地板的振动性能在各悬挂位置下的变化均不大,故建议将质量较小的设备在纵向上进行偏置悬挂,而质量较大的设备宜悬挂于车体中央,这样有利于改善车体的运行平稳性。(3)建立弹性车体与转向架的刚柔耦合动力学模型并进行仿真,取转向架浮沉频率与车体一阶垂弯频率比值范围为0.4~1.6,列车运行速度为80 km/h~180 km/h,通过加速度均方根值与Sperling平稳性指标对车体及转向架的振动量进行评价。结果表明:车体一阶垂弯振动对车体垂向振动的贡献大于其他振型,而车体菱形变形对车体横向振动的贡献大于其他振型;相比于横向而言,转向架浮沉(点头)频率变化对车体垂向的振动性能影响更大。具体表现为当车辆在较高的速度下行驶时,较大的转向架浮沉(点头)频率会同时导致车体与转向架的振动性能的恶化。从提升列车运行平稳性及抑制转向架垂向振动的角度出发,应当选择较小的浮沉(点头)频率。
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