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轨道不平顺激扰下高速列车振动特性分析
| 论文题名： | 轨道不平顺激扰下高速列车振动特性分析 |
| 关键词： | 高速列车;耦合动力学;不平顺激励;振动加速度;动力学响应 |
| 摘要： | 随着列车行车速度和承载重量的大幅度提高，轮轨之间的相互作用也大大增强，导致车辆-轨道耦合系统的振动日趋显著。而轨道不平顺是使车辆-轨道耦合系统产生振动的主要因素，因此，研究轨道不平顺作用下车辆-轨道耦合系统的振动响应对于确保车辆运行的平稳性，安全性具有重要的意义。本文基于车辆-轨道耦合动力学理论，针对速度为300km/h以上的高速列车，以高速铁路无砟轨道不平顺谱行业标准(TB/T3352-2014)为基准，分析高速车辆-轨道耦合系统的动力学响应，主要内容如下： (1)采用离散傅里叶变换法将无砟轨道不平顺功率谱转换为随时间变化的时域样本，作为后续的车辆-轨道垂向和横向耦合模型的不平顺激励。 (2)建立车辆-轨道垂向耦合几何模型，根据达朗贝尔原理推导了系统的垂向动力学方程，在轨道高低不平顺激扰下，分析了其时域及频域响应。时域分析结果表明车体的浮沉振动加速度与点头振动位移均随车速的增加而增大；频域分析结果表明为避免车体的垂向模态发生共振，轨道高低不平顺激扰主频率应远离0.5～0.9Hz的频率段。 (3)建立车辆-轨道横向耦合几何模型，根据达朗贝尔原理推导了系统的横向动力学方程，在轨道方向不平顺和水平不平顺激扰下，分析了其时域及频域响应。时域分析结果表明，车体的横向振动加速度随车速的增加呈现增大的趋势。频域分析结果表明为避免车体发生横向共振，横向不平顺激扰主频率应尽量远离0.5～1.3Hz的频率段。 (4)选取车体垂向、横向振动加速度为衡量指标，输入不同截止波长的轨道不平顺数据，确定300km/h、350km/h、400km/h三种速度下高低不平顺和方向不平顺的敏感波长范围。分析结果表明，随着运行速度的增大，不利波长及敏感波长范围也随之增大。最后，用Sperling平稳性指标评价了不同行车速度下高速列车垂向和横向运行的平稳性，行车速度增加的同时运行平稳性也会降低。 |
| 作者： | 李晓静 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 高溥;李宗刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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