桥梁跨度对跨座式单轨车桥耦合振动的影响分析

轨道梁结构对跨座式单轨车辆的稳定运行影响很大。为探究桥梁跨度对单轨车辆车桥耦合振动的影响规律,基于铁木辛柯理论和有限单元法建立连续的柔性轨道梁模型,运用多体动力学理论,通过UM建立单轨车辆车桥耦合动力学模型,在UM仿真界面设定不同的桥梁跨度和行车速度,仿真分析直线工况下桥梁跨度变化对车辆系统振动影响规律及运行平稳性的影响。结果表明:随着桥梁跨度增大,轨道梁跨中位移动力学响应值整体呈上升趋势,且当桥梁跨度超过16 m时,这种上升趋势更加明显;轨道梁跨中竖向加速度和轨道梁跨中横向加速度动力学响应值均随着桥梁跨度的增大而增大,然后又缓慢减小,桥梁跨度的变化对于轨道梁跨中横向加速度的影响较小;随着桥梁跨度增大,车体质心竖向位移动力响应明显增大,而车体质心横向位移略有减小;车体质心竖向加速度随着桥梁跨度的增大而增大,而横向加速度受桥梁跨度变化的影响很小。因为桥梁跨度增加会使单轨车辆运行的竖向平稳性指标和横向平稳性指标均有所增加,车辆运行平稳性变差。因此,将桥梁跨度控制在一定范围内对单轨车辆的稳定运行具有十分重要的意义。

实测工况下快速地铁车辆一系弹簧疲劳寿命分析

针对一系钢圆弹簧的疲劳失效问题,文中以某城市地铁一系钢圆弹簧内簧为研究对象,首先,对内簧有限元模型进行静强度分析,结果表明:有限元分析结论与理论解相对误差不超过1.0%;其次,建立快速地铁动力学模型,以14 km实测轨道波磨数据为激励,仿真得到不同车轮状态-轨道激励匹配下的内簧振动位移-时间历程,运用雨流计数法将其转化为8级疲劳载荷谱;结合线性Miner疲劳损伤理论,预测出内簧的疲劳寿命。以AW3+工况为例,实测轨道谱-多边形轮状态下,内簧疲劳寿命为10万km,符合其实际运行寿命。研究结果表明:弹簧所受载荷工况、车轮及轨道状态、簧丝直径都是影响一系钢圆弹簧疲劳寿命的因素,对比分析不同工况下内簧的疲劳寿命值,在弹簧所受载荷工况和车轮状态相同时,实测轨道激励下内簧的最短疲劳寿命比新轨激励下的要短得多;当内簧处于实测轨道谱下,AW0工况下多边形轮的疲劳寿命值为新轮下的1/3;在车轮和轨道条件相同时,AW3+工况下疲劳寿命值为AW0工况下的1/385;最后,提出定期钢轨打磨、提高弹簧刚性和限制超载量等一系列减少一系钢圆弹簧内簧疲劳断裂的有效措施。

曲线半径对跨座式单轨车桥耦合系统振动影响

为探究轨道梁的曲线半径对跨座式单轨车桥耦合系统振动的影响,基于拉格朗日动力学方程式,在考虑柔性轨道梁的情况下,采用UM建立跨座式单轨的车桥耦合系统。研究通过设置固定曲线超高率,改变轨道梁曲线半径和行车速度来分析不同曲线半径的轨道梁对单轨车桥耦合系统的影响。分析结果发现:100 m曲线半径的轨道梁,其竖向振动位移和车体质心竖向位移对车辆速度的变化较敏感,稳定轮和导向轮在大超高率和速度变化较大时,左右侧轮胎径向力出现较大差异,将使轮胎磨损,并且车辆通过性差。曲线半径为200 m~300 m时,轨道梁和车体的振动幅值变化小,导向轮与稳定轮两侧受力均衡,10%超高设置适中。当曲线半径更大时,在固定超高情况下,车体离心力减小,车体出现内倾趋势,两侧稳定轮和导向轮的径向力出现明显差异,车辆长期行驶在此工况下也会导致两侧轮胎磨损不均。综合分析,曲线超高随曲线半径的增大而减小,可使车辆具有良好的通过性。

基于多体动力学的快速地铁车辆一系钢圆弹簧振动特性分析

为了探究一系钢圆弹簧断裂机理,文中基于多体系统动力学,采用动力学仿真软件SIMPACK,建立了快速地铁车辆的动力学模型,仿真模拟了一系钢圆弹簧在不同激励状态下的振动位移,从钢轨波磨角度出发,对比分析钢轨打磨前后一系钢圆弹簧振动情况。结果表明,轨道不平顺幅值及车轮不圆度的增加会加剧一系钢圆弹簧的振动,在对钢轨进行打磨之后,快速地铁车辆一系钢圆弹簧在纵向、横向和垂向上振动位移的最大幅值得到了大幅度降低,有助于降低一系钢圆弹簧发生断裂的概率。