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【摘 要】 由于25TYW铁路客车车厢卧铺的结构导致行车时振动较大，该文拟用ANSYS对猜想结构进行数值模拟以得到一个理想的结构，从而提高旅客行车体验。
【关键词】 床铺连接方式 ANSYS 仿真数值模拟 减震 改善空间
随着经济的发展和社会的进步，铁路作为运输旅客的主力工具不仅仅需要提速更需要坚持以人为本关注旅客的乘坐体验，尤其是硬卧作为现在大部分长途旅行的乘客的首选交通工具仍然在舒适性上存在很多问题，该文即列举一些存在的问题并且依次提出一些解决办法。
1、 客车振动对人体的影响
首先，车辆在轨道上运行时，会伴随行驶产生复杂的振动现象，有构造速度共振、轮过轨缝振动、车轮过道岔有害空间振动、转弯车钩引起的振动、气动刹车和缓解时引起的振动、以及启动时车钩空隙引起的闯动，这些都会造成颠簸，而且由于振动车厢也会产生大量的噪声。列车运行速度越高，这些振动和冲击的危害就越严重。
振动作用到人体表现为振动幅度，频率，作用的方位和作用時间而这些振动可能会引起人体正常生理参数状态的改变如：心电、血压、脉搏、肌电，当振动强度达到使人不舒服的程度时，人就会出现以下症状：一般性不舒适、耳鸣、鼻血、胸腹痛、虚弱、头痛、头晕、瞌睡、噩梦、口语不便、发音不清、注意力分散、从而大大影响旅客的行车体验。
不仅如此还会影响到人体正常心理状态的改变，其表现为不舒服、烦躁、疼痛、厌倦并且这些也与旅客的身体素质、工作经历也有着密切的关系。但是与此相反，在一定范围内的特定的频率、振幅有时也会对人们的情绪和植物神经起到有益的调节。在全身振动作用下，人的生理反应特点决定于两个方面：一是与组织器官的位移和变形直接有关，具有明显的频率响应特征；二是与应激的非特异性全身性反应有关，具有较明显的强度响应和时间效应。在次声频中等强度（1～10 m/s）作用下，心肺的反应表现为心率、心输出量、呼吸率、肺通气量、氧摄取量增加。振动可改变大脑的醒觉水平，1～2 Hz的振动具有催眠作用，高频较强的振动或不稳定的振动则提高醒觉水平。重复性慢性应激会引起代谢指标的轻度紊乱。重复振动时，组织器官的长时间反复变形和生理应激的累积作用，也是对于列车员慢性损伤和致病的主要因素。
为了提高车辆运行平稳性和减少有害的车辆冲动车辆一般需要在走行部分安装缓冲和衰减振动的装置，但是在这并没有完全消除乘客在硬卧上的不适感觉。25T硬卧作为现在主要的载客车体，本文运用电脑软件进行数值模拟来了模拟25T型硬卧车厢在轨道上运动时所出现的一些谐振动，以及在停车变道时发生的一些瞬态激励下卧铺的响应，通过改进卧铺的结构以及进行一定的分析来找出一种合适的方法来减轻振动影响。
通过数据分析可以看出，在大阻尼情况下，系统的运动迅速衰减，并无振动的特点，而小阻尼下有振动特点。
所以提出假设：25T型车厢卧铺采用固定连接方式，当列车受到瞬态激励以及振动激励时虽然车辆底部的弹簧装置会吸收很大一部分振动能量但是卧铺床板和间隔板依旧采用固结的方式，导致振动直接传导到床板上，所以提出可以使用床板和间隔板之间的连接方式改为铰接，并且将床板底部的斜支撑改为弹簧阻尼减震器。
首先分析固定连结情况下的振动情况，可以查到25T型车厢床板宽585 mm长2000 mm，按照普通正常成年人重700 N载荷均布加在在床板上，列车一般振动频率范围为0.5～25 Hz，强迫振动幅值也并无定值，所以进行数值仿真模拟时采用较大幅值来进行模拟。并且在相同激励载荷下分析不同结构的响应情况。
在软件计算分析中先采用谐响应分析分析用于确定一个线性结构在一定频率下的简谐载荷作用下的结构稳态响应技术，然后采用瞬态动力学分析确定承受任意随时间变化的载荷的结构的动力学响应。
2、结论及相关建议
根据多质点体系自由振动运动微分方程的通解，在一般初始条件下，结构的振动是由各主振型的简谐振动叠加而成的复合振动；因为振型越高，阻尼作用造成的衰减越快，所以高振型只在振动初始才比较明显，以后则逐渐衰减，因此选取的八幅图表示间隔板四条边的自由度在不同的约束情况下所表现的出来的一阶及二阶的主振型，从数据分析结果也可以看到约束升高后固有频率也在升高，而火车的振动频率在0～25 Hz内所以提高固有频率是一种有效的减振的方法所以将间隔板四边与车体固结可以减轻对床板的振动。同样另外使床板与间隔板之间的固结改为铰接并且将床板与间隔板之间的刚性连杆变为弹簧阻尼减震器。并进行数值模拟。可以也发现可以起到明显的减震效果。
【参考文献】
[1] 殷祥超.振动理论与测试技术[M].中国矿业大学出版社，2007.
[2] 唐传茵，张天侠.汽车振动舒适性评价研究[J].振动与冲击，2008（9）.
[3] 董霜，朱元清.环境振动对人体的影响[J].噪声与振动控制，2004（6）.
作者简介：赵静涛，1981-09籍贯：河北徐水，民族：汉，职称：车辆钳工，学历：大专。
【关键词】 床铺连接方式 ANSYS 仿真数值模拟 减震 改善空间
随着经济的发展和社会的进步，铁路作为运输旅客的主力工具不仅仅需要提速更需要坚持以人为本关注旅客的乘坐体验，尤其是硬卧作为现在大部分长途旅行的乘客的首选交通工具仍然在舒适性上存在很多问题，该文即列举一些存在的问题并且依次提出一些解决办法。
1、 客车振动对人体的影响
首先，车辆在轨道上运行时，会伴随行驶产生复杂的振动现象，有构造速度共振、轮过轨缝振动、车轮过道岔有害空间振动、转弯车钩引起的振动、气动刹车和缓解时引起的振动、以及启动时车钩空隙引起的闯动，这些都会造成颠簸，而且由于振动车厢也会产生大量的噪声。列车运行速度越高，这些振动和冲击的危害就越严重。
振动作用到人体表现为振动幅度，频率，作用的方位和作用時间而这些振动可能会引起人体正常生理参数状态的改变如：心电、血压、脉搏、肌电，当振动强度达到使人不舒服的程度时，人就会出现以下症状：一般性不舒适、耳鸣、鼻血、胸腹痛、虚弱、头痛、头晕、瞌睡、噩梦、口语不便、发音不清、注意力分散、从而大大影响旅客的行车体验。
不仅如此还会影响到人体正常心理状态的改变，其表现为不舒服、烦躁、疼痛、厌倦并且这些也与旅客的身体素质、工作经历也有着密切的关系。但是与此相反，在一定范围内的特定的频率、振幅有时也会对人们的情绪和植物神经起到有益的调节。在全身振动作用下，人的生理反应特点决定于两个方面：一是与组织器官的位移和变形直接有关，具有明显的频率响应特征；二是与应激的非特异性全身性反应有关，具有较明显的强度响应和时间效应。在次声频中等强度（1～10 m/s）作用下，心肺的反应表现为心率、心输出量、呼吸率、肺通气量、氧摄取量增加。振动可改变大脑的醒觉水平，1～2 Hz的振动具有催眠作用，高频较强的振动或不稳定的振动则提高醒觉水平。重复性慢性应激会引起代谢指标的轻度紊乱。重复振动时，组织器官的长时间反复变形和生理应激的累积作用，也是对于列车员慢性损伤和致病的主要因素。
为了提高车辆运行平稳性和减少有害的车辆冲动车辆一般需要在走行部分安装缓冲和衰减振动的装置，但是在这并没有完全消除乘客在硬卧上的不适感觉。25T硬卧作为现在主要的载客车体，本文运用电脑软件进行数值模拟来了模拟25T型硬卧车厢在轨道上运动时所出现的一些谐振动，以及在停车变道时发生的一些瞬态激励下卧铺的响应，通过改进卧铺的结构以及进行一定的分析来找出一种合适的方法来减轻振动影响。
通过数据分析可以看出，在大阻尼情况下，系统的运动迅速衰减，并无振动的特点，而小阻尼下有振动特点。
所以提出假设：25T型车厢卧铺采用固定连接方式，当列车受到瞬态激励以及振动激励时虽然车辆底部的弹簧装置会吸收很大一部分振动能量但是卧铺床板和间隔板依旧采用固结的方式，导致振动直接传导到床板上，所以提出可以使用床板和间隔板之间的连接方式改为铰接，并且将床板底部的斜支撑改为弹簧阻尼减震器。
首先分析固定连结情况下的振动情况，可以查到25T型车厢床板宽585 mm长2000 mm，按照普通正常成年人重700 N载荷均布加在在床板上，列车一般振动频率范围为0.5～25 Hz，强迫振动幅值也并无定值，所以进行数值仿真模拟时采用较大幅值来进行模拟。并且在相同激励载荷下分析不同结构的响应情况。
在软件计算分析中先采用谐响应分析分析用于确定一个线性结构在一定频率下的简谐载荷作用下的结构稳态响应技术，然后采用瞬态动力学分析确定承受任意随时间变化的载荷的结构的动力学响应。
2、结论及相关建议
根据多质点体系自由振动运动微分方程的通解，在一般初始条件下，结构的振动是由各主振型的简谐振动叠加而成的复合振动；因为振型越高，阻尼作用造成的衰减越快，所以高振型只在振动初始才比较明显，以后则逐渐衰减，因此选取的八幅图表示间隔板四条边的自由度在不同的约束情况下所表现的出来的一阶及二阶的主振型，从数据分析结果也可以看到约束升高后固有频率也在升高，而火车的振动频率在0～25 Hz内所以提高固有频率是一种有效的减振的方法所以将间隔板四边与车体固结可以减轻对床板的振动。同样另外使床板与间隔板之间的固结改为铰接并且将床板与间隔板之间的刚性连杆变为弹簧阻尼减震器。并进行数值模拟。可以也发现可以起到明显的减震效果。
【参考文献】
[1] 殷祥超.振动理论与测试技术[M].中国矿业大学出版社，2007.
[2] 唐传茵，张天侠.汽车振动舒适性评价研究[J].振动与冲击，2008（9）.
[3] 董霜，朱元清.环境振动对人体的影响[J].噪声与振动控制，2004（6）.
作者简介：赵静涛，1981-09籍贯：河北徐水，民族：汉，职称：车辆钳工，学历：大专。