运营动车组发生车体抖动问题的研究

国内动车组运营初期,车辆运行故障主要集中在牵引、控制、网络等软件系统,机械系统故障较少。但近几年机械系统故障出现上升趋势,如车体抖动、轴端螺栓松脱、接地摩擦盘异常磨耗等。调查发现,车辆悬挂参数及轨道状态维护不足是引起动车组出现车体抖动的主要原因,及时进行轮轨维护,加强抗蛇行减振器维护监控,可在一定程度上避免动车组车体抖动的发生。

面向低锥度晃车的CRH3平台动车组车轮型面优化

针对CRH3平台动车组因轮轨匹配等效锥度较低导致的车体低频晃动问题,在仿真再现晃车现象的基础上,选择横向平稳性指标、临界速度、磨耗指数作为车轮型面优化的3个目标函数,采用Isight软件进行最优拉丁超立方试验设计,建立多目标RBF近似模型;应用NSGA-Ⅱ遗传算法进行模型的求解寻优,获得优化型面Opt,并进行轮轨接触几何、车辆动力学以及磨耗预测3个方面的优化验证。结果表明:晃车区段钢轨工作边存在过打磨问题;Opt型面相对LMB型面,降低了轮缘高度,减小了轮缘厚度,平缓了轮缘根部;Opt型面与60N廓形匹配时等效锥度提升至0.110,与60NM (过打磨钢轨)廓形匹配时等效锥度提升至0.086;Opt型面与60N廓形匹配时临界速度为785 km·h-1,较LMB型面增加14.43%;Opt型面与60NM廓形匹配时临界速度为515 km·h-1,横向平稳性指标小于2,不存在晃车问题;Opt型面对轨面廓形的适应能力优于LMB型面;20万km磨耗预测结果也验证Opt型面的磨耗和车辆动力学情况优于LMB型面。

海南环岛高速铁路动车组晃车原因分析及整治措施

针对海南环岛高速铁路东段CRH1型动车组晃车的情况,分析了晃车严重区段的轨道几何尺寸、焊接接头平直度、钢轨光带及轨头廓形。研究结果表明:钢轨轨头廓形异常(内侧工作边R80和R13圆弧处明显凹陷)和等效锥度过小(仅为0. 075)将造成轮轨匹配关系不良,表现为钢轨光带不居中,偏向轨距角侧,直线地段出现左右股钢轨光带周期性交替侧磨;车轮与钢轨非正常接触是导致CRH1型动车组晃车的主要原因。据此提出了钢轨打磨整治措施,并制定了详细的钢轨打磨方案以修正轨头廓形,使等效锥度由0. 075提高到0. 115,达到轮轨匹配等效锥度的合理范围0. 08～0. 35,改善了轮轨接触关系,解决了动车组晃车的问题。

动车组车体蛇行失稳机理与影响因素试验研究

个别城际线路出现了多起同型号服役动车组车体失稳问题,且车体失稳随着车轮磨耗越发明显,降低了乘坐舒适性与运营品质。为了研究车体失稳机理并制定控制措施,从轨道测试、车辆测试、研磨子测试、旋修质量、轨道不平顺等多个方面开展了深入的试验研究。研究表明钢轨打磨不到位、研磨子抑制等效锥度增加是造成动车组持续车体失稳的主要原因。依据研究结果提出了车体失稳的控制措施。

面向低锥度晃车的高速列车车间纵向减振器参数优化设计

针对高速列车车轮镟修后轮轨匹配等效锥度低所造成的车体低频晃动问题,基于实车参数,建立四动四拖八编组全自由度列车动力学模型,并从单车系统和车间悬挂系统对列车模型的准确性进行验证,再现了低轮轨等效锥度下发生的晃车现象。然后从车间纵向减振器性能参数方面提出抑制车体低频横向振动的优化方案,并根据方案设计了新车间纵向减振器,同时对其开展了减振器性能试验。最后将试验获得的动刚度和动态非线性阻尼特性融入到列车动力学模型中,通过对比安装新、旧车间纵向减振器的列车各节车辆的横向平稳性指标验证了优化方案的可行性。研究结果表明:车体低频横向振动由车体侧滚和摇头振动耦合而成;可以通过降低车间纵向减振器动刚度,提高其阻尼系数来有效抑制车辆的低频横向振动;新设计的车间纵向减振器低频段时动刚度较小,动阻尼较大,符合方案所提出的技术要求;与原车间纵向减振器相比,列车安装优化后的车间纵向减振器不仅在晃车段能明显抑制车体主频在1.11~1.33Hz的横向振动,大幅度降低各车辆的横向平稳性指标,还能进一步提高未晃车段各节车辆的横向平稳性。研究结果从车间纵向减振器性能参数方面为消除低轮轨等效锥度所导致的车体低频晃动现象提供了一种有效的应对措施。