市域铁路动车组车下弹性吊挂设备对车体振动和乘坐舒适性的影响

为研究车下吊挂设备参数对市域铁路动车组车体弹性振动的影响,建立了精细化的车体有限元模型和刚-柔耦合动力学模型。根据隔振设计原理,为车辆车下变压器和风源装置设计了相应的弹性吊挂装置,并分别分析了对应的吊挂频率及其动刚度,同时分析了弹性吊挂装置对乘客乘坐舒适度的影响。计算列车在最高速度140 km/h的运行工况下,不同弹性吊挂频率设计时基于ISO 2631指标的车辆地板振动加速度总量。结果表明,弹性吊挂装置能够有效减少车辆弹性振动,提高乘坐舒适性。

车下弹性吊挂设备悬挂刚度选取方法

以车体低阶弹性振动、刚体振动和设备有源振动为输入,提出了一种能够快速、简便确定弹性设备悬挂刚度的方法;在充分考虑吊挂设备各个方向上可能出现耦合振动、设备安装间隙、允许最大振动位移等因素的前提下,推导了任意悬挂方式吊挂设备的刚体振动频率计算公式;给出了车下弹性吊挂设备悬挂刚度的选取方法与分析流程;以某动车组为例,建立了车体与动力包的耦合振动分析模型,计算得到了动力包的点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率和三向悬挂刚度的取值范围,并对比了动力包悬挂刚度理论计算结果与有限元结果。研究结果表明:在已知车体或吊挂设备基本参数的前提下,采用提出的方法无需通过复杂的动力学建模分析即可计算出其点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率,与有限元计算结果相比,刚体振动频率的最大相对误差为6.88%;计算所得动力包刚体振动频率与车体对应振动频率的比值均有效避开了耦合区间[0.750,1.414],因此,采用提出的方法可快速、准确地确定吊挂设备的刚度范围,从而避免设备与车体之间的共振。

高速列车车下设备悬挂梁对车体模态影响研究

模态参数是高速动车组进行车体设计、减振设计时的重要参数与依据。为研究车下设备吊挂刚度和吊挂形式对车体模态参数的影响,以国内某型高速车车体为研究对象,建立其精细化有限元模型。基于有限元分析,分别研究了车下设备分别采用刚性吊挂、弹性吊挂及吊挂梁形式对车体模态参数的影响,阐明了吊挂形式对车体模态频率的影响机理。

高速列车车体与动力包设备耦合振动分析

为研究车体与动力包结构耦合振动特性,计算车体固有模态以及低阶振型,建立了包含车下吊挂动力包的城轨车辆刚柔耦合振动模型,优化分析了动力包结构吊挂参数对车体振动特性的影响。计算结果表明:车体一阶弯曲频率对车辆垂向性能的影响要大于二阶弯曲频率。将动力包的振动以周期激励形式输入模型,当激振频率达到9.5 Hz和16.5 Hz时分别与车体的一阶和二阶弯曲频率相叠加,在此频率下车体的平稳性指标迅速恶化,因此在车辆设计过程中应尽量避免发生该频率下共振。

车辆整备状态车体垂弯频率优化方法研究

为提高轨道车辆整备状态车体垂向一阶弯曲频率,提出基于灵敏度分析和车下设备弹性吊挂参数设计方法优化车体垂向一阶弯曲频率。以车身型材骨架厚度为设计变量,用模态灵敏度理论对车体垂弯进行优化设计;结合改进车下设备与车体连接方式,研究了不同吊挂形式及刚度对车体垂向弯曲频率的影响。研究结果表明:采用灵敏度分析调整车体敏感部件厚度后,车体垂向一阶弯曲频率由9.70Hz提升至10.60Hz,但车体质量相应增加0.93 t;而采用基于车下设备弹性吊挂参数设计的方法,设置下吊设备固有频率为7Hz时,整备状态车体的垂向一阶弯曲模态频率提升至10.51Hz,相对而言基于弹性吊挂参数设计的方法更易于实际工程应用且不增加车体结构质量。