高频激励下地铁转向架构架应力响应分析与结构优化

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作者 张永胜 李永生 +3 位作者 聂显鹏 马晓龙 王汛 屈升 《中国铁路》 北大核心 2025年第8期99-108,共10页

转向架构架作为车辆关键承载部件,其疲劳可靠性直接关系到地铁运行安全。针对某地铁线路车辆转向架,详细分析其轴箱线路数据,揭示轴箱振动主频、幅值、频次的三维分布规律;通过高频谐波激振试验,测试一系悬挂的载荷、构架工作模态、应... 转向架构架作为车辆关键承载部件,其疲劳可靠性直接关系到地铁运行安全。针对某地铁线路车辆转向架,详细分析其轴箱线路数据,揭示轴箱振动主频、幅值、频次的三维分布规律;通过高频谐波激振试验,测试一系悬挂的载荷、构架工作模态、应力响应;构建仿真模型,采用台架实测的一系载荷作为激励输入进行仿真分析。结果显示:仿真结果的模态、应力响应与实测数据有较好的一致性,验证了仿真模型的准确性。通过进一步仿真分析,结果表明:对于拖车构架,在4个轴箱同相激励下,构架的垂向弯曲模态被激发,但最大应力幅值不超过23.4 MPa,疲劳开裂风险较小;对于动车构架,当激励频率接近构架模态时,3种不同工况下的电机吊座附近应力幅值均较大,最大可达92.1 MPa,疲劳开裂风险显著提升。基于此,通过调整构架横梁管壁厚度,使固有模态频率远离线路激励中心频率,可有效避免共振,延长构架使用寿命。 展开更多

关键词 转向架构架 台架试验 谐响应分析 构架结构优化 高频激励

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基于广义线性模型的小半径曲线轮缘磨耗研究

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作者 李文学 屈升 戴鑫亮 《铁道机车车辆》 北大核心 2025年第2期104-111,共8页

轮缘异常磨耗是车辆在小半径曲线通过时容易发生的问题,该问题往往会导致轮对旋修周期缩短,降低车轮的使用寿命,同时影响车辆运行的安全性。文中针对某型客运列车出现轮缘异常磨耗的现象进行了分析,同时采用广义线性模型,选取摩擦系数... 轮缘异常磨耗是车辆在小半径曲线通过时容易发生的问题,该问题往往会导致轮对旋修周期缩短,降低车轮的使用寿命,同时影响车辆运行的安全性。文中针对某型客运列车出现轮缘异常磨耗的现象进行了分析,同时采用广义线性模型,选取摩擦系数、轴箱横向、纵向定位刚度以及抗蛇行减振器阻尼系数作为解释变量计算其与磨耗功率之间的关系。由计算结果可知,摩擦系数对磨耗功率的影响最大,其影响系数是轴箱纵向定位刚度的2.4倍,轴箱纵向定位刚度的影响仅次于摩擦系数。轴箱横向定位刚度及抗蛇行减振器阻尼系数对磨耗功率的影响较小,仅为摩擦系数的14%和10%。导致该车辆轮缘异常磨耗的主要原因是由于轨道润滑装置设置不足,致使轮缘与钢轨间摩擦系数过大。 展开更多

关键词 轮缘 异常磨耗 广义线性模型 贝叶斯方法

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基于轴箱高频振动的车轮不圆辨识方法研究 被引量：5

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作者 魏来 曾京 +2 位作者 高浩 屈升 孙熠 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期211-219,共9页

为实现对高速列车车轮高阶不圆的实时检测,研究了轴箱高频振动与车轮不圆的频谱特征和映射关系,采用频域积分方法对车轮不圆的幅值和阶次进行辨识.首先,通过静态测试和台架试验,研究我国高速铁路车轮多边形、钢轨波磨和轨道模态的表现形... 为实现对高速列车车轮高阶不圆的实时检测,研究了轴箱高频振动与车轮不圆的频谱特征和映射关系,采用频域积分方法对车轮不圆的幅值和阶次进行辨识.首先,通过静态测试和台架试验,研究我国高速铁路车轮多边形、钢轨波磨和轨道模态的表现形式;其次,通过高速列车长期服役性能跟踪试验,掌握转向架轴箱振动的时频特征和演化规律;最后,以现场出现车轮20阶多边形的车辆为研究对象,提出基于频域积分的车轮不圆阶次和幅值辨识方法.研究结果表明:CRTS-Ⅱ型轨道板钢轨三阶弯曲频率为592 Hz;列车以300 km/h运行时,20阶车轮多边形和136 mm波长钢轨波磨的响应频率分别为580 Hz和613 Hz;钢轨模态、车轮多边形以及钢轨波磨的振动主频较为集中,轴箱高频振动幅值随车速和镟后里程的增大而增大;采用加速度频域积分方法,从理论上可实现对车轮不圆幅值和阶次的辨识;基于线路实测轴箱加速度的20阶车轮多边形辨识结果与静态测试值相对误差不超过5%. 展开更多

关键词 高速列车 车轮不圆 轴箱振动 时频分析 辨识方法

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地铁车辆构架异常振动及疲劳失效 被引量：2

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作者 赵伟 孙熠 +2 位作者 魏来 刘潮涛 屈升 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第7期225-230,共6页

[目的]随着地铁运营里程及线路条件复杂性的增加,由轮轨磨耗引起的转向架异常振动时有发生,转向架构架作为重要承载部件,需要对其在异常振动条件下的结构完整性与振动失效机理进行研究。[方法]以某地铁转向架为例,基于转向架振动传递测... [目的]随着地铁运营里程及线路条件复杂性的增加,由轮轨磨耗引起的转向架异常振动时有发生,转向架构架作为重要承载部件,需要对其在异常振动条件下的结构完整性与振动失效机理进行研究。[方法]以某地铁转向架为例,基于转向架振动传递测试和动应力数据,开展某线路地铁车辆在运营过程中构架出现的异常振动及横梁疲劳失效原因研究,分析激扰来源和振动传递路径。基于构架运营模态测试结果,分析车辆在通过典型路段时的振动加速度及横梁失效点的动应力时频特征。通过分析车轮多边形、钢轨波磨、车辆运行速度等因素,研究构架横梁动应力的幅值及其频谱特征。[结果及结论]车轮镟修前,等效应力幅值的主要超限测点集中在横梁和侧梁连接处、横梁和小纵梁连接处及横梁上部分线缆支座处;车轮镟修后,全部测点的等效应力幅值均显著降低,远小于许用应力幅值。导致构架横梁开裂的主要外部激励源为5~8阶车轮不圆,车轮不圆引起的车辆振动加剧是构架横梁线缆支座疲劳失效的直接原因。 展开更多

关键词 地铁 车辆 模态振动 疲劳失效

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跨线运行动车组异常振动问题研究 被引量：2

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作者 崔利通 宋春元 +3 位作者 王安国 王显亮 屈升 罗仁 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第4期61-64,共4页

针对跨线运行动车组出现的车辆异常振动问题,通过实测车轮踏面外形、钢轨廓形,以及车辆振动测试,从轮轨接触关系及振动传递特性分析异常振动原因。因线路钢轨廓形不同,导致长期在不同线路运行的动车组车轮踏面最大磨耗位置存在差异,使... 针对跨线运行动车组出现的车辆异常振动问题,通过实测车轮踏面外形、钢轨廓形,以及车辆振动测试,从轮轨接触关系及振动传递特性分析异常振动原因。因线路钢轨廓形不同,导致长期在不同线路运行的动车组车轮踏面最大磨耗位置存在差异,使得车辆在磨耗后期对线路适应性下降。当车辆跨线运行时,由于钢轨廓形变化导致轮轨匹配不良,转向架蛇行运动能量增大。此能量通过二系悬挂传递至车体,引起车体异常抖动。 展开更多

关键词 动车组 跨线运行 异常振动 车轮踏面 钢轨

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地铁车辆轮对安全吊的振动疲劳特性研究 被引量：6

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作者 张富兵 邬平波 屈升 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期810-814,共5页

为分析某地铁车辆上轮对安全吊开裂原因,对安全吊分别进行了模态分析和模态试验,最终确定了存在340Hz和990 Hz附近的固有频率。同时为了获得运营过程中安全吊的加速度和动应力水平,对该车辆进行了线路跟踪试验。根据试验数据发现,由于... 为分析某地铁车辆上轮对安全吊开裂原因,对安全吊分别进行了模态分析和模态试验,最终确定了存在340Hz和990 Hz附近的固有频率。同时为了获得运营过程中安全吊的加速度和动应力水平,对该车辆进行了线路跟踪试验。根据试验数据发现,由于轨道波磨激励的存在导致安全吊的加速度和动应力在340 Hz左右的能量明显,说明一阶模态被激发产生了共振。对比轨道打磨前后的动应力数据对安全吊的疲劳寿命进行评估发现,轨道波磨产生的疲劳损伤极大的缩短了安全吊的使用寿命。 展开更多

关键词 安全吊 振动疲劳 模态分析 轨道波磨 疲劳寿命

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地铁车辆排障板故障分析及结构优化 被引量：1

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作者 王石 宋烨 +4 位作者 魏来 张嘉 王燕 孙熠 屈升 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期291-297,共7页

地铁车辆在服役过程中发生了多起转向架排障板断裂失效问题,为了对该问题有效治理,以一支发生破坏的排障板为研究对象,结合断口分析、有限元计算和线路试验,确定了排障板的失效属于结构疲劳,并探明了疲劳失效的原因是列车运行某段线路... 地铁车辆在服役过程中发生了多起转向架排障板断裂失效问题,为了对该问题有效治理,以一支发生破坏的排障板为研究对象,结合断口分析、有限元计算和线路试验,确定了排障板的失效属于结构疲劳,并探明了疲劳失效的原因是列车运行某段线路上存在较为严重的钢轨波磨。列车以常用速度通过该路段时产生的轮轨激扰频率与排障板固有模态频率耦合,导致排障板振动水平过高,加剧了排障板焊趾处原始微裂纹的扩展。通过对原排障板结构优化,提高了其固有模态频率,有效避开了线路激扰频率,同时新型排障板动应力水平相较原结构得到了大幅改善,利用实测动应力数据对新型排障板进行疲劳强度评估,该新型结构满足安全运营360万km的设计寿命要求。 展开更多

关键词 地铁车辆 疲劳断裂 线路试验 结构优化

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高速动车组线路动力学响应特性研究 被引量：18

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作者 石怀龙 屈升 +1 位作者 张大福 王建斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期30-37,共8页

针对速度为300km/h的高速列车开展线路长期服役动力学性能试验,研究车轮磨耗、稳定性、平稳性和振动特征等随运营里程、线路条件、环境温度和列车运行速度等参数的变化情况,揭示车辆在多个镟修周期内的时域、频域动态响应特性。跟踪测... 针对速度为300km/h的高速列车开展线路长期服役动力学性能试验,研究车轮磨耗、稳定性、平稳性和振动特征等随运营里程、线路条件、环境温度和列车运行速度等参数的变化情况,揭示车辆在多个镟修周期内的时域、频域动态响应特性。跟踪测试里程达到100万km,测试不同运行里程下的车轮踏面廓形、钢轨廓形以及关键部件的振动加速度和悬挂系统位移,并采用统计均值、极大值、极小值和分位数等统计指标表达测试结果。结果表明:车轮磨耗和轮轨匹配等效锥度随运营里程线性增长,运行30万km踏面磨耗0.8mm,平均磨耗速率0.18mm/10万km,等效锥度约为0.30~0.35;磨耗后期的轴箱、构架加速度均方根增大2倍以上,但平稳性指标受车轮磨耗影响小。 展开更多

关键词 高速列车 动力学 线路试验 车轮磨耗 振动传递 平稳性

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某型地铁接地线端子开裂故障

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作者 李文学 屈升 戴鑫亮 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第12期322-327,共6页

[目的]由于某型地铁列车在运行过程中频繁出现接地端子开裂故障,因此有必要针对该型地铁列车接地端子开裂的故障原因进行分析。[方法]在故障路段进行线路试验,通过采集相关部件的振动加速度及应力信号,研究不同信号的时频特征,分析接地... [目的]由于某型地铁列车在运行过程中频繁出现接地端子开裂故障,因此有必要针对该型地铁列车接地端子开裂的故障原因进行分析。[方法]在故障路段进行线路试验,通过采集相关部件的振动加速度及应力信号,研究不同信号的时频特征,分析接地端子的开裂原因。通过分析不同支架与不同线缆截面匹配时接地端子的动应力变化情况,对不同结构线缆支架的适配性进行评估,分析3个不同位置(接地轴端、速度轴端、防滑轴端)的端子支架选取方案。[结果及结论]在相同外载荷下,短臂支架应力较小;新接地端子在结构设计上优于原接地端子;新接地端子的疲劳寿命高于原接地端子。 展开更多

关键词 地铁 接地端子 线缆支架 开裂故障

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兰新客专高速列车转向架蛇行运动稳定性及影响研究

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作者 王安国 杨梁崇 屈升 《铁道机车车辆》 北大核心 2019年第1期27-31,共5页

蛇行运动是铁道车辆特有的现象,是车辆系统动力学的核心问题之一。蛇行运动与非线性振动和运动稳定性密切相关,决定了车辆最高允许运行速度,并影响车辆的其他动力学性能。文中通过对兰心客专高速列车的线路实测数据研究,分析了在旋轮周... 蛇行运动是铁道车辆特有的现象,是车辆系统动力学的核心问题之一。蛇行运动与非线性振动和运动稳定性密切相关,决定了车辆最高允许运行速度,并影响车辆的其他动力学性能。文中通过对兰心客专高速列车的线路实测数据研究,分析了在旋轮周期的末期转向架横向稳定性及其影响。在旋轮周期的末期,根据相关标准判据,转向架未失稳。但是转向架在少量路段存在小幅蛇行谐波成分,这主要是局部路段的钢轨廓形与车轮踏面匹配等效锥度过大所致。转向架小幅蛇行谐波会导致车辆平稳性指标变大、并会将振动传递至制动吊梁,但不会影响电机。 展开更多

关键词 兰新客专 转向架 稳定性 平稳性 振动

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动车组运行过程中轴盘连接螺栓载荷规律

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作者 金文伟 田春 +3 位作者 黄彪 屈升 刘星宇 张宁 《同济大学学报(自然科学版)》 2026年第5期718-724,共7页

精准分析动车组轴盘连接螺栓运行过程承载规律,建立模拟牵引和制动工况的轴盘螺栓承载理论模型,提出轴盘连接螺栓加速旋转和制动过程动态承载规律测试的台架试验和仿真模拟方法。试验测试和仿真结果表明,轴盘加速旋转状态螺栓承受纯弯... 精准分析动车组轴盘连接螺栓运行过程承载规律,建立模拟牵引和制动工况的轴盘螺栓承载理论模型,提出轴盘连接螺栓加速旋转和制动过程动态承载规律测试的台架试验和仿真模拟方法。试验测试和仿真结果表明,轴盘加速旋转状态螺栓承受纯弯曲载荷且载荷随速度增加而增大;制动状态下螺栓承受轴向拉伸载荷、径向弯曲载荷和周向弯曲载荷,且载荷随制动初速度、制动温升的增加而增大。 展开更多

关键词 连接螺栓 轴盘 载荷规律 动车组

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