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高速动车组舒适性仿真与分析研究
| 论文题名： | 高速动车组舒适性仿真与分析研究 |
| 关键词： | 高速轨道客车;空簧悬挂;轨道不平顺;舒适性评价;车辆动力学 |
| 摘要： | 本文基于高速动车组单领域动力学仿真任务提出的综合舒适性要求，重点研究时速在200km以上的高速列车在运行中影响人体乘坐舒适性的主要因素，特殊考虑到高速动车组的运行线路即客运专线在轨道不平顺方面的可能表现。综合舒适性是我国高速车辆动力学研究的重要课题之一。首先，专用线路建设投资庞大，其最终投资效益主要表现为高速不平顺轨道谱，这是高速车辆悬挂设计的重要基础数据。其次，车间作用是指动车组相邻车辆之间的纵向作用，体现了在气液车钩缓冲器作用下车体纵向加速度响应，进而Nvm评价得以采用。因此，轨道不平顺、悬挂系统特性和车间作用是影响高速车辆舒适性的三个重要因素。 本文以CRH5作为研究对象，根据随机振动理论，将转向架悬挂系统挂简化为单轮对两系悬挂模型，分析节流孔直径、阻尼作用和簧上质量等对空簧装车特性的影响，并将参数仿真结果与ALSTOM的实验台数据进行对比，以确定垂向悬挂主要参数。建立DellNer气液车钩缓冲器模型，考虑其工作特性和滞回特性曲线，构建一个变刚度变阻尼的纵向悬挂系统，从而反映编组列车各个车体之间的的作用，将列车纵向振动对人体舒适性的影响加以考虑。轨道不平顺是造成车体振动和影响人体舒适性的主要因素，本文利用德国高速轨道高、低干扰谱和小缺陷谱对列车在不同工况下的激扰进行舒适性评价。经过对三种谱的空间频率特点和舒适性评价结果的分析发现，小缺陷谱的特点是低频激扰能量较高，有效控制了敏感波段激扰水平，这比较符合客运专线的线路养护实际情况，更好地反映了长波激扰对车体以及人体的影响。 舒适性分析的仿真结果与ALSTOM仿真结果数值规律一致，并符合实际规律，具有可比性。具体而言，Wz的Y向值都比较接近，而Z向值较较ALSTOM要乐观很多。主要原因是在分析中ALSTOM直接采用二系悬挂的等效刚度，而实际上，空簧悬挂特性反映了动态刚度随激扰频率非线性变化，而空簧等效简化模型恰恰忽略之。通过以上分析比较可以得出如下结论：①由于悬挂特性具有试验台数据基础，并以迟滞回线形式考虑了车间作用，因而本文所建立的车组模型可以作为CRH5舒适性评价模型；②其舒适性评价具有与ALSTOM仿真数据的可比性，两者的横向舒适性评价均表明：因为横向悬挂具有低阻抗小迟滞的特点，高速车辆比较容易形成低频横向运动，这一运动是导致头晕、呕吐和烦躁等心理和生理现象的主要原因；③通过德国低干扰谱、高干扰谱和英国小缺陷谱等三种轨道谱对比，小缺陷谱能够反映客运专线实际情况，即适度提高长波激扰能量，有效抑制敏感波段。 |
| 作者： | 李繁 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 朴明伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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