基于非线性能量阱技术的铁路客车动态舒适性研究及优化

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:julia_203
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随着铁路技术的不断发展创新,高速列车在铁路交通中得到了迅猛发展,同时,乘客对高速列车的乘坐舒适度要求越来越离,列车的乘坐舒适性受到人们越来越多的重视。列车座椅和乘客间存在直接接触,起到支撑人体和缓冲列车垂向振动的作用,因此需改善列车动态舒适性来提高乘坐体验感。本文主要工作是采用集总参数建模法建立乘客与座椅之间相互作用的动态模型,并对列车座椅的垂直方向上的振动耦合情况进行模拟和分析;其次,由于轨道不平顺等诸多因素的影响,座椅的激励振动信号会产生瞬态冲击成分,拟将其分解为平稳随机振动和瞬态冲击两部分;然后,分析含能量阱装置的座椅振动系统响应,使得座椅随机振动产生的能量尽可能由能量阱吸收,以此来提高乘坐舒适性;最后,结合网格搜索优化算法,对非线性能量阱装置的参数进行优化,从而使传递给乘客的能量值达到最小。座椅系统数据模拟及分解。利用海浪谱模拟出真实条件下,列车座椅系统的激励—响应振动波形图,表示列车在不同时刻的运行状态。列车运行发生垂向晃车时,座椅接收的振动信号包含随机突变成分,造成信号的非平稳、非高斯现象,需将突变信号从整个波动信号中分离出来。小波变换模极大值以小波变换作为理论依据,对座椅的振动信号的突变成分加以分离,求出交集即可定位信号突变位置。含非线性能量阱座椅振动系统响应分析。对于列车座椅的舒适性提高方面,利用非线性能量阱(NES)装置结构简易、吸振效率高的优势,并对连接NES装置的座椅振动系统进行研究,结合数值模拟分析座椅的稳定性及整个系统的动力学行为,分析并对比安装能量阱装置前后座椅的响应,并通过蒙特卡洛方法对其模拟验证,从而客观评价NES的能量吸收特点。含非线性能量阱座椅系统参数优化。为进一步提高舒适性,在不改变座椅本身参数设计的前提下,为使传递给乘客的能量值达到最小,选择出对NES装置影响较大的刚度和阻尼参数作为优化对象,运用网格搜索优化算法,建立优化模型,得出相关参数的优化结果,优化结果表明:列车的乘坐舒适性能得到较好的改善,证明网格搜索算法用来解决列车座椅参数优化问题是可行的。
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