服役条件下提速地铁车辆的横向运动稳定性研究

地铁提速是未来轨道交通发展的必然趋势,服役条件下的车轮磨损会导致车轮半径减小和等效锥度增大,容易造成车辆蛇行失稳。为了保持服役条件下提速地铁车辆的横向运动稳定性,通过调研获取了上海某线路地铁车辆的车轮磨损情况,建立了含抗蛇行减振器的地铁横向动力学模型,研究了车轮磨损对于地铁车辆横向运动稳定性的影响,对比服役条件下有无抗蛇行减振器的车辆临界速度,指明了安装抗蛇行减振器对于服役地铁提速的必要性。结果表明,服役条件下的地铁车辆车轮半径减小以及等效锥度增大会降低车辆的临界速度,增大蛇行运动幅值。通过安装抗蛇行减振器,能有效地解决地铁车辆车轮磨损以及提速带来的横向运动稳定性裕量不足的问题,同时也能避免地铁车辆在异常参数匹配下发生一次蛇行运动。论文工作对探究服役地铁车辆进一步提速以及车轮和钢轨的维护保养具有一定的参考价值。

考虑弹性振动的城市轨道车辆频变吸振器减振方法

车体轻量化设计是城市轨道车辆技术发展趋势,然而轻量化后的车体可能会引起车辆的弹性振动加剧,导致运行过程中车辆平稳性和乘坐舒适性下降问题。为了有效抑制城市轨道车辆弹性车体的垂向振动、提高车辆乘坐舒适性,利用变刚度机构的系统频率呈非线性变化的特点,建立包含频变吸振器的城市轨道车辆弹性车体垂向动力学模型,提出利用频变吸振器抑制弹性车体垂向振动的减振方法,分析不同速度、不同位置安装频变吸振器的减振效果,指明频变吸振器的优点。通过对比频变吸振器与传统被动式吸振器的减振效果,对频变吸振器抑制车体振动进行评价。结果表明:频变吸振器在不同速度、不同位置均能有效抑制车辆刚性与弹性振动;频变吸振器的优点在于一定程度上能够拓宽被动式吸振器的减振频带,提升吸振器在复杂工况下的减振能力。该工作为利用频变吸振器在城市轨道车辆上的应用提供了参考依据。

多种接触状态下地铁车辆蛇行运动的稳定性演化

对上海地铁某线路车轮踏面磨耗情况进行了长期跟踪调查,发现地铁车轮随运营里程增加存在一定程度的偏磨的现象,可能引发列车横向蛇行运动的加剧,并导致车辆乘坐舒适性下降问题。为了探究服役条件下地铁车轮磨耗对列车蛇行横向运动稳定性的影响,首先建立了考虑轮对单点接触和两点接触的轮轨耦合横向动力学模型,明确了单点接触和两点接触轮对受力和轮对蛇行横向振动特性;然后针对踏面磨损和偏磨两种不同情况,分别讨论了轮对蛇行横向振动稳定性的影响,对磨耗车轮和理想无磨耗车轮的动力学差异进行对比,求解出了不同情况下的临界速度。研究结果表明:服役条件下车轮的磨损将使地铁车辆横向振动加剧,车轮横移的幅值也随车轮半径下降有所增大,蛇行临界速度降低,不利于行车安全;车轮偏磨会使轮径差增大,而轮径差的增大也会导致蛇行临界速度的降低,轮对产生不对称的蛇行运动,车轮碰撞单侧钢轨,轮径差达到2 mm时甚至可能危及行车安全。论文的工作对探究服役地铁车辆进一步提速和车轮廓形的维修保养具有一定的参考价值。