高速列车车窗改动技术对车体振动性能的影响

高速列车车窗改动技术水平的提升,从而使高速列车车体振动特性得到改善,使高速列车在运行过程中保持稳定性。高速列车在制造过程中,车体振动性能是十分重要的问题,要引起设计者和技术者的重视。车体振动性能会影响列车行驶过程中的稳定性,体现高速列车的前沿技术价值。通过车窗改动技术的应用,降低车体振动性能的影响,使高速列车保持稳定性。

高速铁路路基沉降对车体振动影响研究

某开通时间较短的高速铁路线路受连续降雨影响,路基沉降快速发展,导致部分区段轨道结构发生变形,使轨道不平顺幅值明显增加,引起车体振动加剧,对列车运行的安全性和稳定性造成影响。为了研究路基沉降引起的轨道不平顺对车体振动的影响,选取典型路基沉降区段连续4次动态检测数据进行时频特征分析,结合建立的车辆-有砟轨道空间耦合动力学仿真模型,研究路基沉降区段轨道不平顺和车体振动加速度之间的映射关系,获得了路基沉降不平顺波长和状态演变对车辆动力响应的影响规律。研究结果表明:降雨导致的路基沉降对高低不平顺和车体垂向加速度的影响显著,对轨向不平顺和车体横向加速度的影响较小;路基沉降区段的高低不平顺与车体垂向加速度幅值变化趋势和振动频率基本相同,42~70 m波长高低不平顺的幅值增加是造成车体垂向振动加剧的主要原因;依据仿真结果,路基沉降引起的高低不平顺幅值急剧增加会造成行车过程中局部轮轨垂向力显著减小,导致轮重减载率显著增加;对于速度等级250 km/h的线路,建议雨后重点盯控路基沉降点长波高低不平顺的变化,针对车体垂向振动加速度不良区段的养护维修作业,应着重调整42~70 m波长高低不平顺幅值,以保障车辆安全稳定运营。

基于大跨度桥梁变形的桥上车体振动加速度简化分析方法

在分析桥梁变形与轨道变形的映射关系基础上,从轨道平顺性与车体振动加速度的相关关系出发,确定高速铁路轨道长波不平顺采用60 m中点弦测值评价且有效管理截止波长为200 m,通过实测数据的统计分析建立轨道不平顺60 m中点弦测值与车体振动加速度的关系式,据此提出在荷载组合作用下高速铁路大跨度桥梁上车体振动加速度简化分析方法。分析荷载组合下大跨度桥梁变形引起的车体振动加速度时,对于设计阶段,将荷载组合下的桥梁理论变形曲线经200 m高通滤波后计算60 m中点弦测值;对于建成阶段,将桥上实测轨道不平顺消除轨道自身随机不平顺后的轨道线形作为桥梁变形曲线,再经200 m高通滤波后计算60 m中点弦测值,并代入其与车体振动加速度的关系式,得到桥梁变形引起的车体振动加速度。以某长江大桥为例对该方法进行验证。结果表明:采用该方法和车辆-轨道耦合分析方法得到的大跨度桥梁变形引起的车体振动加速度分别为0.39和0.35 m·s^(-2),基本一致,验证了该方法在大跨度桥梁上的适用性,以及对大跨度桥梁长波不平顺进行200 m高通滤波的必要性与合理性。

钢轨轮廓测量中的车体振动补偿问题研究

采用车载方式进行钢轨轮廓高精度测量,必须进行车体振动补偿。针对车体振动对钢轨轮廓测量带来的误差影响,提出将车体振动分解为同一平面内的平移振动分量和旋转振动分量,对左右股钢轨轮廓数据各个振动分量分别进行补偿。研究了用于钢轨轮廓测量的激光摄像式传感器标定计算方法、车体振动补偿计算方法。给出了基于激光摄像技术的钢轨轮廓测量方案。针对现场钢轨轮廓测量数据检测精度难验证的问题,建议采用钢轨磨耗测量数据验证。研制了基于激光摄像技术和车体振动补偿技术的钢轨轮廓检测装置。每隔100 m共选取10个采样点,分别在人工静态、振动补偿前动态、振动补偿后动态测量钢轨磨耗数据,以静态测量数据为基准,验证振动补偿有效性。结果表明,采用车体振动补偿后,左右股钢轨磨耗测量误差标准差各自减小2.0 mm,测量误差百分比各自减小38.8%、39.7%。选取200 m长线路分别以10 km/h、40km/h、80 km/h进行钢轨轮廓动态测试,以10 km/h测量数据为基准,验证钢轨磨耗测量数据一致性。结果表明,动态测量钢轨磨耗数据重复性误差均方差控制在0.40 mm以内。

车下设备悬吊方式对车体振动的影响

利用有限元Ansys和多体动力学Simpack软件建立了高速轨道车辆三维刚柔耦合动力学模型,研究了车下设备采用弹性和刚性2种悬吊方式对车体振动的影响。仿真结果表明,设备采用弹性悬吊方式可以有效降低车体弹性振动,尤其是对振动能量贡献最大的一阶弯曲振动,但对刚体模态低频振动的影响不大。同时将滚动振动试验台数据和仿真数据进行对比,二者能够有效吻合,验证了理论模型的正确性。本文研究的结果为车下设备悬吊方式设计提供了理论依据,为工程应用提供参考。

基于小波的轨道不平顺和车体振动响应分析

通过选择合适的小波基函数,对轨道不平顺和车体振动加速度信号进行连续小波变换,以小波系数作为平顺状态评价指标进行轨道不平顺时频分析;同时,将小波尺度系数与车体振动加速度时程曲线进行相关性分析,可以提取对车体振动影响较大的特征频率(段)。研究结果表明:以上方法直观有效,可以很好地提取及定位轨道不平顺时频特征,并对车体振动加速度响应进行分析。

轨道不平顺作用下铁路列车车体振动状态的PCA-SVM预测分析

为快速预测铁路机车车辆在不平顺轨道上的的振动状态,根据车体振动加速度的3个评价指标(绝对峰值、标准差、绝对平均值),提出基于PCA-SVM方法的车体振动状态分类预测模型。首先对不同评价指标和车体振动状态下的轨道不平顺样本进行聚类,提取轨道不平顺样本中的特征统计参数,并进行PCA参数降维和信息优化,最后以不同状态下各种评价指标的车体振动主要特征值为训练样本,构建SVM多类分类器。对轨道检查车多次实地检测的数据采用PCA-SVM分类器计算的分析结果表明:绝对均值、方根均值、方根幅值等主要轨道不平顺统计参数控制车体的整体振动状态,其他特征参数起调节车体振动的作用;采用扭曲和水平不平顺作为预测模型的输入,可使车体振动状态的测算准确率达到90%以上。

隧道限界检测中车体振动补偿问题的研究

在采用车载式方式进行隧道限界的检测过程中,必须对车体振动进行补偿。针对因车体振动对隧道限界参数检测结果的影响,应用计算机视觉技术,考虑摄像机镜头畸变的影响,将车体振动分解为同一平面内的平移振动分量和旋转振动分量,分析各分量可能造成的结果并分别进行补偿。给出了基于激光摄像式传感器的标定计算方法,以及车体振动偏移补偿方法。试验结果表明,采用该补偿方法后,检测结果的精度有明显上升。

基于BP神经网络的轨道不平顺与车体振动关联模型

利用Welch谱分析方法得到实测车体振动加速度功率谱的分布,确定车体振动能量主要集中的频段;用相干函数确定在这些频段中与车体振动相干性较强的轨道不平顺,以此轨道不平顺和对应的车辆运行速度为模型的输入变量,车体振动加速度作为模型的输出变量;考虑轨道不平顺与车体振动加速度之间存在的时间延迟步,采用主成分分析法对模型多维输入进行降维处理,构建车体振动与轨道不平顺之间3层BP神经网络关联模型,关联模型的参数由实测数据训练神经网络得到。对比模型输出与实测振动的结果表明:模型输出结果与实测数据相关程度高,波形吻合好,两者之间的残差近似符合零均值正态分布。

采用压电作动器的车体振动主动控制仿真研究

为了提高铁道车辆的运行速度,车体承载结构成轻量化设计趋势,从而导致了车体结构刚度明显降低,垂向弯曲振动十分明显,严重影响车辆运行平稳性和乘坐的舒适性。因此,有必要对车体的垂向弯曲振动要进行有效的控制。采用压电作动器对车体振动进行控制,从而能降低车体的弹性振动。计算结果表明,车体的弹性振动得到了有效的抑制,尤其是对车体振动能量贡献最大的一阶弯曲振动,改善了乘坐的舒适度,从而证实了主动控制的合理性和优越性。

H_∞算法在车体振动控制中的应用

应用H∞控制方法设计输出反馈控制器对机车车体垂向振动进行半主动控制,采用数值方法对设计结果进行仿真.结果表明,加入控制器后的悬挂系统对来自轨面的扰动对车体振动的影响有较强的抑制作用.

牵引电机引起动车组车体振动的分析

分析了某型动车组在线路运行时出现车体振动现象的原因,并给出了解决办法,为以后动车组运营过程中出现类似问题提供了分析解决方案。

车体振动对接触网检测的影响分析及补偿方法研究

将机器视觉技术应用于轨道交通接触网检测车车体振动补偿,基于激光摄像传感器搭建了接触网检测车补偿装置,分析了多自由度车体振动之间的相互耦合关系及车体振动对检测数据的影响,推导了基于机器视觉的接触网检测车车体振动补偿计算公式,并将该补偿方法应用于接触网检测车。在郑徐客运专线进行试验,补偿后拉出值检测数据相较于补偿前,重复性误差均值减小了7.35 mm,补偿前后拉出值检测数据比照人工测量数据,补偿后比补偿前测量误差均值减小了8.80 mm,以及在杭州地铁2号线进行了检测数据与人工测量数据对比试验,补偿后比补偿前测量误差减小了10.25 mm。两项试验验证了该补偿方法对于提高接触网检测精度的有效性。

汽车车体振动系统的对称性与守恒量研究

用Lie群方法研究汽车车体振动系统的对称性,寻找其存在的守恒量.以汽车车体做上下垂直振动和绕其质心的前后俯仰振动,采用Lagrange函数的方法,构建汽车车体振动系统.以此系统为对象,引入Lie群方法,给出该振动系统的Noether对称性理论与Lie对称性理论;由此推导该汽车系统存在的Noether对称性与Lie对称性,并得到系统相应的的守恒量.该方法对车体振动问题提出了新的对称性解法,同时扩大了Lie群方法的应用范围.

履带对履带车辆车体振动影响的分析

基于LMS Virtual.Lab Motion建立了以行动系统为主的车辆—履带动力学模型和车辆—试验台架动力学模型(不含履带).利用仿真结果对比了两种模型在不同车速、不同路况下车体质心垂向振动加速度功率谱密度曲线的变化情况.从而分析出履带对车体振动的影响,同时也为履带车辆室内道路模拟试验的准确度提供了一定的参考.

基于袋装回归树的高铁车体振动耦合因素分析及建模研究

高铁车体振动状态是列车运行安全性和乘坐舒适性的重要指标,且影响参数较多,如何利用小样本数据准确获取车体振动参数是目前需要解决的一个难题。结合Pearson和Spearman两种相关性算法,计算高铁车体3个方向的振动加速度与测量参数之间的相关系数,通过设定阈值确定耦合因素及训练集,并利用袋装集成算法和回归树算法构建以车体振动加速度为输出的耦合关系模型。为了验证耦合因素分析及模型的有效性,利用GJ-5轨检车测量数据,将模型的输出结果与所有检测参数训练下的输出结果及实际测量数据进行对比。实验及分析结果表明,在样本数据减小了74%情况下模型精度相当。因此耦合关系模型可用于在小样本下快速准确获取车体振动加速度。

高速动车组车体振动特征及振动舒适度研究

采用现有动车组跟踪试验数据,按不同工况以不同的分析方法,对现有动车组的车体振动特征及振动舒适度进行分析、评价和比较。总结现有高速动车组振动特性,提出高速动车组振动舒适度评价方法。最终针对现有高速动车组振动舒适度存在的问题,对下一阶段的高速动车组的优化设计给出建议。

车下悬吊设备不均衡振动对车体振动的影响

在高速动车组的线路测试中发现,车下旋转设备的不均衡振动是造成其上方车体地板局部异常振动的主要原因。为研究车下旋转设备与车体耦合振动关系,推导出车下悬吊设备不均衡振动与弹性车体垂向耦合振动的运动方程,描述车体弹性振动与有源旋转设备的位移特性。建立三维车辆刚柔耦合动力学仿真模型,分析车下悬吊设备不均衡振动对车体振动的影响。研究结果表明,有源设备采用弹性和刚性悬挂方式差异明显,弹性悬挂方式的优势随着不均衡振动的加剧逐渐突出;旋转设备不均衡量的增大加剧了车体局部振动,而且会扩大车体异常振动范围。对于本文提出的两种车体减振措施,分析结果表明,合理的悬挂参数可以降低车体的弹性振动,减振措施便于实施,但是实际减振效果受到橡胶弹簧制造技术限制;采用多级悬挂参数可以有效降低车体弹性振动,但是系统结构更加复杂,每级系统的悬挂参数均需要合理设计。

基于双级隔振系统的车下有源设备对车体振动影响分析

采用双级隔振系统分析了车下有源设备对车体振动的影响,推导出车下有源设备与弹性车体耦合振动数学模型,得到车体和有源设备运动特性表达式。通过数值计算及考虑车体弹性的刚柔耦合动力学仿真计算,表明了有源设备对车体局部振动影响明显;设备转动不均衡量的增大会导致局部振动范围的进一步扩大;当采用不同隔振方式时,双级隔振系统可以更有效地降低车体弹性振动。通过对隔振系统悬挂参数研究发现,框架与设备质量比主要影响设备自身振动,对车体减振作用较小;合理的悬挂刚度和阻尼比能有效降低设备与车体之间的耦合作用,并且悬挂刚度对系统隔振性能影响更明显。

基于车体振动加速度的北京地铁轨道状态管理研究

轨道作为行车基础设备,其状态的好坏对列车运行安全和线路服务质量具有重要影响。车体振动加速度是反映列车运行安全性以及乘客乘坐舒适性的重要数据,是评价轨道设备状态和制定养护维修措施的重要依据。基于北京地铁轨道状态的管理需求,分别在空间和时间维度上建立两个利用振动加速度数据评价轨道状态的指标:超限密集度指标和超限重复度指标。利用北京地铁6号线下行方向两次的轨检车检查数据对这两个指标进行计算,结果表明,这两个指标能够更加客观、合理地评价轨道质量状态,有助于提高养护维修作业的效率和针对性。