动力指纹线方法在车桥共振分析中的应用

铁路桥梁的动力行为(动挠度、动加速度)是桥上高速列车运行安全控制的重要指标之一。为此,基于列车动力指纹线和桥梁动力指纹线的概念,将列车激励简化为一组移动集中力,从理论上推导出了列车动力指纹线的数学表达式,提出了简支梁跨中竖向最大加速度的简化计算方法,据此得到车桥发生共振时列车速度,从而可以快速计算简支桥梁的动力行为。通过实例验证了文中方法的可行性,并分析了车桥共振的发生机理、影响参数,以及桥梁加速度计算时高频成分的影响。

基于加速度监测的大胜关大桥车-桥共振分析

研究目的：桥梁结构的长期振动会直接影响桥梁服役状态和使用寿命，本文以大胜关大桥主梁振动为背景，研究高速列车通过时主梁振动加速度峰值与列车车速的相关性特征，重点讨论特定车速下大胜关大桥的共振特性，分析影响大胜关大桥共振特性的主要因素，从而为研究大胜关大桥车桥共振机理和确定安全性能预警指标限值提供参考。研究结论：（1）高速列车通过时，主梁振动加速度呈现明显的非平稳振动特性，并且竖向加速度响应明显大于横向加速度响应；（2）大胜关大桥主梁横向和竖向振动均存在明显的共振现象，在150～250km／h的列车车速区间内，列车行驶于中间车道时存在多个共振车速点，而列车行驶于外侧车道时则只有1个共振车速点；（3）监测时间长度和温度变化不会对大胜关大桥车一桥共振特性监测产生影响，通过健康监测系统可以实现对车一桥共振特性的稳定持续监测；（4）本研究结论可为其他大跨钢桁拱桥的车桥共振机理分析提供一定的指导和参考。

高速铁路大跨度连续梁桥竖向共振现象研究

调研我国高速铁路典型桥梁的实测自振频率和运营列车的实测竖向加速度,发现在列车荷载的周期性作用下(40+56+40)m和(40+64+40)m连续梁可能发生共振,阐述了列车与桥梁结构之间的共振作用机理。以(40+64+40)m连续梁桥为例,基于实桥参数和通用图的设计参数分别建立车桥耦合动力模型进行仿真分析。结果表明:实桥自振频率通常高于设计值,导致列车实际共振速度与设计频率对应的共振速度存在差异,当实际桥梁的自振频率处于共振频率范围内时,需要根据实际桥梁的混凝土弹性模量、二期恒载等参数进行动力响应分析;运营车速范围内引起了连续梁桥的共振响应,但桥面振动加速度满足规范要求,轨道结构保持稳定,车辆并未受到周期性激励,未发生车辆共振,仿真分析结果与实测规律一致。

XMQ6116客车某车速大位移振动的试验分析与改进

XMQ6116客车车速稳定在40～45km/h时整个车身出现有规律的、大位移的振动。经测试发现,该振动是上下方向的、频率3～4Hz,接近人体上下方向的共振频率,驾驶员和乘客反应强烈。通过计算得知,共振时轮胎的激励频率与共振频率吻合,证明激励来自路面,改变轮胎的半径可以调节共振的车速;减小悬架刚度可以减小车身上下振动的刚体模态。

意大利高速铁路Sesia大桥的动力特性及车桥耦合振动分析

建立了包括钢轨、轨枕、道床、梁体在内的意大利Sesia大桥空间有限元模型,对桥梁的自振特性进行了计算和实测分析。按照轮轨密贴接触假定推导了车-桥系统耦合运动方程组,以德国低干扰谱生成轨道不平顺样本作为激励源,对意大利ETR500Y高速列车通过Sesia大桥引起的桥梁动力响应和桥上车辆的振动响应进行了计算分析,讨论了共振车速的范围并对桥上车辆的运行安全性和平稳性进行了评价。部分计算结果与实测数据进行了对比,吻合较好,从而验证了所建立的模型及分析方法的精度和有效性。结果表明:Sesia大桥结构刚度很大,当列车以288 km/h的速度通过时,挠跨比只有1/17510;当列车以340 km/h的速度通过时,桥梁的竖向位移出现了一个较为明显的峰值,说明这一速度可能引发结构共振;桥上车辆的各项动力指标响应值均很小,能较好地满足高速行车要求。

车桥系统的耦合振动

通过用正弦波形模拟桥面的不平和考虑移动车辆-桥梁间的相互作用,在Euler＿Bernoulli梁理论的基础上建立了一种车桥系统的耦合振动模型· 利用模态分析法和Runge＿Kutta法对模型进行数值求解,获得了车桥系统耦合振动的动态响应和共振曲线· 发现车桥耦合振动的共振曲线中存在两个共振区域,一个反映主共振而另一个反映次共振· 讨论了桥面不平、桥梁振型和车辆间的相互作用对系统振动的影响· 数值结果表明,这些参数对系统振动的影响很大,桥面不平和振型对车桥系统耦合振动的影响不能忽略。

Super-harmonic resonance of gear transmission system under stick-slip vibration in high-speed train

This work deals with super-harmonic responses and the stabilities of a gear transmission system of a high-speed train under the stick-slip oscillation of the wheel-set.The dynamic model of the system is developed with consideration on the factors including the time-varying system stiffness,the transmission error,the tooth backlash and the self-excited excitation of the wheel-set.The frequency-response equation of the system at super-harmonic resonance is obtained by the multiple scales method,and the stabilities of the system are analyzed using the perturbation theory.Complex nonlinear behaviors of the system including multi-valued solutions,jump phenomenon,hardening stiffness are found.The effects of the equivalent damping and the loads of the system under the stick-slip oscillation are analyzed.It shows that the change of the load can obviously influence the resonance frequency of the system and have little effect on the steady-state response amplitude of the system.The damping of the system has a negative effect,opposite to the load.The synthetic damping of the system composed of meshing damping and equivalent damping may be less than zero when the wheel-set has a large slippage,and the system loses its stability owing to the Hopf bifurcation.Analytical results are validated by numerical simulations.