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单轨车辆-轨道梁耦合振动特性及试验方法研究
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作者 肖乾 汪寒俊 +1 位作者 周新建 宾浩翔 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第3期1-7,54,共8页
为解决轨道不平顺对跨座式单轨车辆-轨道梁耦合振动特性的影响及跨座式单轨车辆动力学试验设计的问题,以某型跨座式单轨车辆为例,采用UM车辆动力学分析软件建立车辆-轨道梁耦合动力学模型,分别以光滑轨道梁表面和添加不平顺轨道梁表面... 为解决轨道不平顺对跨座式单轨车辆-轨道梁耦合振动特性的影响及跨座式单轨车辆动力学试验设计的问题,以某型跨座式单轨车辆为例,采用UM车辆动力学分析软件建立车辆-轨道梁耦合动力学模型,分别以光滑轨道梁表面和添加不平顺轨道梁表面为分析工况,对跨座式车辆进行直线运行和曲线运行模拟,对比两种不同工况下,模拟仿真所得到的各项动力学指标的差异,分析轨道不平顺对跨座式单轨车辆-轨道梁耦合振动特性的影响,基于分析结果提出针对于跨座式单轨车辆的动力学试验设备设计方法。研究结果表明:单轨车辆通过直线路段时,列车的走行轮垂向力变化较小,车辆构架垂向位移幅值均未超过15 mm;单轨车辆通过曲线路段时,去除导向轮和稳定轮对应轨面的不平顺度前后,同一轴上的左右走行轮所受径向力不变,以不同速度通过同一曲线段时,轮重减载率降低5%至10%,横向振动加速度和垂向振动加速度变化幅度较小。 展开更多
关键词 振动与波 单轨车辆 车轨耦合 轨道不平顺 振动特性 试验方法
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跨座式单轨车辆-轨道梁耦合振动的计算分析 被引量:31
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作者 李小珍 葛延龙 晋智斌 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2018年第1期78-83,共6页
研究目的:为评定跨座式单轨交通的行车平稳与乘坐舒适性能,对车辆与轨道梁的动力相互作用进行研究,建立跨座式单轨系统空间耦合振动模型并编制程序进行仿真分析,计算评价标准形式PC轨道梁的动力特性,探讨不同车速、载客状态对系统动力... 研究目的:为评定跨座式单轨交通的行车平稳与乘坐舒适性能,对车辆与轨道梁的动力相互作用进行研究,建立跨座式单轨系统空间耦合振动模型并编制程序进行仿真分析,计算评价标准形式PC轨道梁的动力特性,探讨不同车速、载客状态对系统动力响应的影响水平。研究结论:(1)轨道梁跨中竖向挠度和横向位移与车速的关系不明显,跨中横、竖向加速度和墩顶横向振幅、加速度随车速的提高而增大,载客量的增加会增大轨道梁跨中竖向挠度;(2)车体横、竖向加速度均随车速的提高而增大,随载客量的增加而有所降低;(3)轨道梁动力性能良好,在设计车速与载客量条件下,单轨车辆可平稳舒适地通过轨道梁桥;(4)本研究成果可为跨座式单轨交通系统的结构设计与运输管理提供参考。 展开更多
关键词 跨座式单轨交通 耦合振动 轨道 载客量 动力响应
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中低速磁浮列车-轨道-T构梁耦合振动 被引量:1
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作者 娄会彬 魏凌云 +3 位作者 彭也也 魏高恒 龚俊虎 赵春发 《铁道建筑》 北大核心 2025年第2期83-88,共6页
为评估中低速磁浮列车在大跨度T构梁上的走行性能,建立了磁浮列车-轨道-T构梁耦合动力学模型。该模型由考虑了PID控制系统的磁浮车辆动力学模型、T构梁和轨道有限元模型组成。基于该模型仿真计算了20~160 km/h速度下磁浮车-轨-桥耦合系... 为评估中低速磁浮列车在大跨度T构梁上的走行性能,建立了磁浮列车-轨道-T构梁耦合动力学模型。该模型由考虑了PID控制系统的磁浮车辆动力学模型、T构梁和轨道有限元模型组成。基于该模型仿真计算了20~160 km/h速度下磁浮车-轨-桥耦合系统的动力学响应,研究了行车速度对车-桥系统动力学响应的影响规律。结果表明:车-桥系统动力学响应均随速度的增大而增大,在160 km/h处取得最大值。梁体和轨排竖向位移随速度变化较小,跨中处梁体最大竖向位移为2.39 mm,梁体竖向加速度最大值为0.14 m/s^(2)。车体前端竖向加速度取得最大值0.49 m/s^(2),悬浮间隙波动量最大值可达2.28 mm。随着速度的增大,车辆乘坐舒适性逐渐降低,但在20~160 km/h范围内磁浮列车运行平稳性等级仍为优。 展开更多
关键词 磁浮列车 电磁悬浮 T构 数值仿真 -耦合振动
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风与轨道不平顺随机激励下车辆-轨道系统耦合振动的概率密度演化分析
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作者 周智辉 段湘 +2 位作者 何旭辉 蔡陈之 唐成龙 《振动工程学报》 北大核心 2025年第8期1799-1808,共10页
依据车辆-轨道耦合动力学及概率密度演化理论,建立了考虑横风和轨道不平顺双重随机因素作用的车辆-轨道系统耦合振动模型。采用N维超立方体点集生成离散随机频率和相位代表点集,基于随机谐和函数方法和谐波叠加法分别模拟得到随机轨道... 依据车辆-轨道耦合动力学及概率密度演化理论,建立了考虑横风和轨道不平顺双重随机因素作用的车辆-轨道系统耦合振动模型。采用N维超立方体点集生成离散随机频率和相位代表点集,基于随机谐和函数方法和谐波叠加法分别模拟得到随机轨道不平顺激励样本和风速时程样本,并将所获得的双重随机荷载引入车辆-轨道耦合振动系统中求得代表性响应;采用双边差分法求解所建立的代表性响应的概率密度演化方程,获得振动响应的时变概率密度演化分布,并采用蒙特卡罗法(MCM)验证本文模型的计算效率和精度。研究结果表明:概率密度演化方法(PDEM)适用于横风和轨道不平顺双重随机激励作用下的车辆-轨道系统随机分析,且对于本文模型,当代表性样本点数为300,筛选半径取17.7时能够达到良好的计算效果;仅在单重随机荷载作用下进行随机响应分析不能准确反映车辆-轨道系统的随机动力特性,论证了开展双重随机激励作用下车辆-轨道系统随机分析的必要性。 展开更多
关键词 车辆-轨道耦合系统 概率密度演化理论 筛选半径 横风 轨道不平顺
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基于永磁磁轨关系的磁悬浮列车-轨道梁耦合振动研究
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作者 施明敏 苏彬彬 +3 位作者 曾金成 高伍 邝宏林 邓永芳 《铁道学报》 北大核心 2025年第7期203-213,共11页
为评估悬挂式永磁磁浮列车与柔性轨道梁耦合系统的振动情况,采用Simpack和Ansys构建考虑轨道不平顺的多体动力学模型。利用Ansoft Maxwell软件建立特殊的多点悬浮磁轨关系,通过IFCTNXY函数在Simpack中表征,并设计试验验证模型有效性。... 为评估悬挂式永磁磁浮列车与柔性轨道梁耦合系统的振动情况,采用Simpack和Ansys构建考虑轨道不平顺的多体动力学模型。利用Ansoft Maxwell软件建立特殊的多点悬浮磁轨关系,通过IFCTNXY函数在Simpack中表征,并设计试验验证模型有效性。计算模型在不同速度和车重下的动力响应,并通过全瞬态分析法探讨速度50 km/h运行工况下的振动响应。结果表明:在速度10~80 km/h运行工况下,车体、悬浮架、轨道梁振动加速度的均方根均呈现随速度增加而振动的趋势,但在速度50 km/h后趋于稳定;在速度50 km/h运行工况下,车辆-轨道梁耦合系统的主要垂向振动频率为5.05、6.74 Hz,轨道梁的一阶垂向弯曲是引起车体垂向振动的主要原因,磁轨距及车载永磁体的纵向长度是影响悬浮架、轨道梁振动的关键因素。 展开更多
关键词 悬挂式永磁悬浮列车 车辆-轨道耦合作用 动力仿真 现场测试 振动分析
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一种兼顾仿真效率和精度的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型 被引量:1
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作者 王伟 雷晓燕 +1 位作者 罗锟 陈鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期10-20,共11页
车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜... 车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系,并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程,实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解,提高了模型分析精度和数值计算效率;然后,为验证理论模型的正确性,与相关文献结果进行了对比计算,验证了模型和算法的有效性;最后,分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明:采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件,无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用,将导致计算结果失真,采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理;轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著,在模型中应给予考虑;底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小,所产生的误差在可接受范围内;轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度,适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性空间耦合动力学 高速铁路 交叉迭代 准弹性修正 有限元模型
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T构梁温度和收缩徐变效应对磁浮车-轨-桥耦合振动的影响 被引量:1
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作者 娄会彬 彭也也 +3 位作者 赵春发 冯洋 魏高恒 魏凌云 《铁道建筑》 北大核心 2025年第1期93-98,共6页
T构梁在长期服役过程中易受到温度和收缩徐变效应的影响而发生较大变形,而中低速磁浮交通对轨道梁的变形等要求十分严格。本文建立了细致的T构梁有限元模型及包含PID(Proportional Integral Derivative)反馈控制的6节编组中低速磁浮车... T构梁在长期服役过程中易受到温度和收缩徐变效应的影响而发生较大变形,而中低速磁浮交通对轨道梁的变形等要求十分严格。本文建立了细致的T构梁有限元模型及包含PID(Proportional Integral Derivative)反馈控制的6节编组中低速磁浮车辆动力学模型,仿真计算了考虑T构梁温度和收缩徐变前后,磁浮车辆以20~160 km/h速度通过T构梁时车-轨-桥耦合系统的动力学响应。结果表明:考虑T构梁20℃升温温差和10年收缩徐变后,F轨轨面形成了9.47 mm的静态几何不平顺。磁浮车辆以160 km/h通过T构梁时,F轨竖向振动加速度幅值比不考虑温度、收缩徐变工况下增加显著,增幅为10.0%,轨道梁动挠度和竖向加速度变化甚微,车体竖向加速度增幅为44.2%。车-轨-桥系统动力学响应随车速增加而增大,在160 km/h时取得最大值。梁体最大竖向振动加速度为0.11 m/s^(2),车体最大竖向振动加速度为0.59 m/s~2,悬浮间隙波动幅值达2.53 mm。车辆Sperling平稳性指标随车速提高而增大,最大值为2.42,乘坐舒适性等级仍为优秀。T构梁的温度和收缩徐变主要影响车辆高速运行时的平稳性和舒适性,该T构梁能满足磁浮车辆的安全平稳运营。 展开更多
关键词 T构 中低速磁浮车辆 仿真计算 温度和收缩徐变效应 耦合振动
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轨道-箱梁系统刚度退化下振动演变规律研究
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作者 罗锟 王凯新 王伟 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第9期21-27,共7页
研究目的:混凝土结构在服役过程中会发生一定程度刚度退化,为研究混凝土结构刚度退化对既有轨道-箱梁系统振动的影响,本文以列车400 km/h运行为工程背景,通过建立考虑刚度退化的轨道-箱梁耦合系统模型,分析高速铁路不同服役年限与刚度... 研究目的:混凝土结构在服役过程中会发生一定程度刚度退化,为研究混凝土结构刚度退化对既有轨道-箱梁系统振动的影响,本文以列车400 km/h运行为工程背景,通过建立考虑刚度退化的轨道-箱梁耦合系统模型,分析高速铁路不同服役年限与刚度退化、系统振动响应之间的映射关系,以期厘清高速铁路提速运营后的刚度退化趋势及振动演变规律。研究结论:(1)随着轨道-箱梁系统服役时间的持续增加,以及列车移动荷载长期共同作用下,轨道-箱梁系统刚度将持续退化;刚度退化速度在系统服役初期骤减,中期趋于稳定,当系统服役超过53年后持续增长,服役60年后系统刚度将退化至初始刚度的88.7%以下;(2)随着刚度的持续退化,轨道-箱梁系统振动响应将持续增加,服役第60年,轨道板、箱梁顶板的振动位移将分别增大约22.15%和11.58%;(3)刚度退化会降低轨道-箱梁系统的自振频率,其中一阶自振频率将由5.69 Hz降至5.47 Hz;(4)本文研究成果可为既有轨道-箱梁系统提速至400 km/h及其安全运营管理提供理论依据。 展开更多
关键词 高速铁路 刚度退化 振动响应 自振频率 轨道-系统
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薄壁铁路桥梁在移动荷载列作用下的横向弯曲-扭转耦合振动
9
作者 蔡勇 潘焰琛 《铁道学报》 北大核心 2025年第10期154-161,共8页
除垂直振动外,铁路桥梁上列车往往偏离桥梁横截面中心线行驶,也会导致桥梁产生横向和扭转振动;已有研究大多聚焦于桥梁竖向振动,对弯曲-扭转耦合振动理论的研究相对匮乏。为解决这一问题,提出一种用于分析列车荷载作用下薄壁铁路桥梁弯... 除垂直振动外,铁路桥梁上列车往往偏离桥梁横截面中心线行驶,也会导致桥梁产生横向和扭转振动;已有研究大多聚焦于桥梁竖向振动,对弯曲-扭转耦合振动理论的研究相对匮乏。为解决这一问题,提出一种用于分析列车荷载作用下薄壁铁路桥梁弯曲-扭转耦合振动的闭合解方法。将列车简化为两个具有恒定间隔的车轮载荷子系统叠加的移动荷载列模型,基于弗拉索夫的薄壁梁理论,建立桥梁振动微分方程。使用Fourier正弦变换、Laplace-Carson变换及其逆变换求解桥梁振动微分方程,得到列车荷载作用下薄壁梁横向弯曲-扭转耦合响应。验证闭合解可靠性后进一步开展参数分析,可得以下结论:附加扭转力矩在薄壁梁扭转振动中起重要作用;梁的弯曲-扭转耦合响应幅值随速度、车桥比增大表现出类似正弦波的形式逐渐变大;列车轴载增大会引起响应增大,当荷载等级从250 kN增加到300 kN时,梁扭转和横向振动幅值均增加20%。 展开更多
关键词 移动荷载列 薄壁 弯曲-扭转耦合振动 动力响应 闭合解
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基于车轨耦合的混凝土强度对跨座式单轨钢-混轨道梁工作性能影响探究
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作者 申彦利 吕怀洋 韩建棒 《混凝土》 北大核心 2025年第1期1-6,共6页
为评定不同强度等级混凝土(C40、C50、C60、C70、C80)在车轨耦合作用下,对钢-混组合轨道梁、车辆动力性能的影响,拟通过动力学原理和有限元法建立车轨耦合动力学模型,计算分析不同强度等级混凝土在不同车速工况下的车轨动力响应,探究车... 为评定不同强度等级混凝土(C40、C50、C60、C70、C80)在车轨耦合作用下,对钢-混组合轨道梁、车辆动力性能的影响,拟通过动力学原理和有限元法建立车轨耦合动力学模型,计算分析不同强度等级混凝土在不同车速工况下的车轨动力响应,探究车轨动力响应规律。研究结果表明:混凝土强度等级对轨道梁横向挠度几乎无影响;竖向挠度随混凝土等级的增大而减小。在低速运行时,混凝土等级对轨道梁和车体振动加速度影响较小;在高速运行时,混凝土等级对轨道梁和车体振动加速度影响显著,且轨道梁竖向振动加速度与混凝土等级呈正相关,车体振动加速度与混凝土等级呈负相关,该研究对工程实践具有参考价值。 展开更多
关键词 混凝土强度等级 新型跨座式单轨交通 -混组合轨道 车轨耦合 动力响应
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400 km/h速度下轨道-桥梁振动响应与顶板裂缝深度影响 被引量:1
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作者 孟鑫 高浩 +3 位作者 刘鹏辉 勾红叶 王一干 杨宜谦 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期91-98,共8页
为探究400 km/h列车激励下高速铁路轨道-桥梁结构的振动响应,以某高铁桥梁为研究对象,在钢轨、桥梁、桥墩位置布置竖向加速度传感器,实测轨道-桥梁结构在多级速度作用下加速度的变化规律;在此基础上,借助于结构声强理论和车-轨-桥耦合... 为探究400 km/h列车激励下高速铁路轨道-桥梁结构的振动响应,以某高铁桥梁为研究对象,在钢轨、桥梁、桥墩位置布置竖向加速度传感器,实测轨道-桥梁结构在多级速度作用下加速度的变化规律;在此基础上,借助于结构声强理论和车-轨-桥耦合振动仿真分析,从能量和加速度的角度掌握了顶板下缘裂缝深度的影响程度。研究结果表明:在高速列车激励下,实测钢轨、桥梁顶板和桥墩的加速度峰值分别为800 m/s^(2)、4 m/s^(2)和0.5 m/s^(2);振动加速度数值从钢轨到桥墩层层递减,随着列车速度的增大各测点加速度峰值呈线性增加;裂缝的出现会增大桥梁顶板下缘的加速度峰值,改变振动能量的分布;当裂缝深度大于45 mm时,顶板下缘加速度和振动能量值分别为无裂缝工况下的1.1倍和1.5倍,应注意加强对裂缝状态的观测。该研究成果可以为车-轨-桥耦合分析提供依据,也可以为高速铁路简支箱梁顶板下缘开裂维修提供指导。 展开更多
关键词 轨道-响应 --耦合分析 结构声强 振动能量 裂缝
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基于谱几何法的车辆-轨道结构频域振动分析
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作者 吴神花 雷晓燕 余翠英 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期101-109,共9页
为研究车辆-轨道结构全频域振动问题,基于谱几何法构建了车辆-无砟轨道结构耦合系统动力学模型与算法,应用Rayleigh-Ritz法推导了轨道结构谱几何单元刚度矩阵、阻尼矩阵、质量矩阵、单元之间的耦合虚拟弹簧刚度矩阵及轮轨耦合刚度矩阵,... 为研究车辆-轨道结构全频域振动问题,基于谱几何法构建了车辆-无砟轨道结构耦合系统动力学模型与算法,应用Rayleigh-Ritz法推导了轨道结构谱几何单元刚度矩阵、阻尼矩阵、质量矩阵、单元之间的耦合虚拟弹簧刚度矩阵及轮轨耦合刚度矩阵,求解了车辆-轨道结构耦合系统动力学谱几何法方程,得到了车辆-轨道结构全频域内振动响应,分析了轨道结构单元尺寸对收敛性和计算效率的影响,讨论了钢轨、轨道板、底座板虚拟弹簧刚度系数取值范围。通过与有限元法对比,验证了谱几何法的正确性和高效性。作为应用实例,分析了在轨道随机不平顺激励下车辆-轨道结构耦合系统的振动响应。研究结果表明:在保证计算精度的前提下,谱几何法可以采用大的轨道结构单元尺寸计算,而有限元法的轨道结构单元尺寸更小,因此谱几何法的计算效率远大于有限元法的;当轨道结构单元尺寸取3.25 m和6.50 m时,谱几何法的计算效率较高,可作为谱几何法分析车辆-轨道结构耦合系统动力学问题的参考单元尺寸;钢轨、轨道板、底座板虚拟弹簧刚度的合理取值为大于或等于其对应构件抗弯刚度的10~5倍;车体、转向架位移幅频曲线交替出现众多峰值和谷值,为车辆系统四个轮对间轨道不平顺激励相位差所致;车体、转向架垂向位移幅频曲线谷值处频率分别对应车辆“定距滤波”和“轴距滤波”频率。研究成果为求解全频域内车辆-轨道结构耦合系统动力学问题提供了另一种高效、精确的数值方法,为车辆-轨道结构系统减振分析和设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 谱几何法 车辆-轨道结构耦合系统 无砟轨道结构 全频域 虚拟弹簧
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基于振动功率流的CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁夹层结构损伤识别方法及其应用
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作者 郭文杰 孟尧尧 +1 位作者 冯玉林 何彬彬 《铁道学报》 北大核心 2025年第8期125-133,共9页
针对高速铁路线桥长期服役后的损伤及疲劳断裂问题,提出一种基于振动功率流的CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁夹层结构损伤识别方法。建立多跨纵连轨道-主梁-支座-桥墩一体模型,基于Timoshenko梁理论,采用改进傅里叶级数作为位移函数,建立系统层... 针对高速铁路线桥长期服役后的损伤及疲劳断裂问题,提出一种基于振动功率流的CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁夹层结构损伤识别方法。建立多跨纵连轨道-主梁-支座-桥墩一体模型,基于Timoshenko梁理论,采用改进傅里叶级数作为位移函数,建立系统层间构件能量方程,结合Rayleigh-Ritz法和Hamilton原理,推导出轨道桥在竖向和纵向振动下的自振频率计算公式,算例结果与有限元吻合良好。考虑位移传递率对系统损伤识别和定位效果较为一般,引入振动功率流法作为识别依据,分别分析不同构件刚度退化、层间构件损伤下系统输入、输出功率流变化曲线,以及系统存在损伤且考虑层间弹簧阻尼下功率流变化曲线。结果表明,一体模型与有限元模型的前100阶自振频率结果误差在5%以内,验证了理论计算方法的正确性;损伤结构输入、输出功率流围绕系统无损情况下的输入、输出功率流上下波动,钢轨刚度退化下的输出功率流在100 Hz及更高频范围内较无损情况下波动较为明显;考虑层间弹簧阻尼对砂浆离缝状态下的功率流变化曲线影响主要集中在100~200 Hz频段内;依据响应点输出功率流值在一定频率段是否发生突变可初步地判定此位置的损伤情况。 展开更多
关键词 能量法 损伤 TIMOSHENKO 振动功率流 轨道-系统
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考虑轮轨非线性接触的车辆-轨道-桥梁垂向耦合系统随机振动分析 被引量:13
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作者 刘付山 曾志平 +1 位作者 郭无极 朱志辉 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期139-148,共10页
基于列车-轨道-桥梁耦合动力学理论,考虑轮轨接触非线性,采用广义概率密度演化理论建立了列车-轨道-桥梁垂向耦合系统非线性随机振动方程。采用数论选点法结合谱表示-随机函数法生成轨道随机不平顺样本,实现了用两个随机变量和少量样本... 基于列车-轨道-桥梁耦合动力学理论,考虑轮轨接触非线性,采用广义概率密度演化理论建立了列车-轨道-桥梁垂向耦合系统非线性随机振动方程。采用数论选点法结合谱表示-随机函数法生成轨道随机不平顺样本,实现了用两个随机变量和少量样本较精确地反映轨道不平顺功率谱的随机特性。以高速列车-简支梁桥上CRTSⅠ型板式无砟轨道为例,从概率及可靠度角度,考虑非线性轮轨关系中跳轨现象以及轨道随机平顺影响,对比分析了线性与非线性轮轨对车辆运行安全性的影响;计算了不同轨道谱、车辆运行速度下轮重减载率概率密度演化规律及其对车辆运行安全性影响。结果表明,建议的方法可通过较少的随机变量和样本计算得到车辆-轨道-桥梁耦合系统非线性随机动力响应及其概率分布,可为车辆运行安全性评价提供更好的指导。 展开更多
关键词 非线性随机振动 车辆-轨道-垂向耦合系统 概率密度演化 车辆运行安全性
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高速铁路车辆-轨道垂向耦合振动分析 被引量:1
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作者 张彦博 刘秀波 +1 位作者 魏剑梅 陈茁 《铁道建筑》 北大核心 2024年第7期1-6,共6页
基于周期性结构振动理论,分别建立无砟轨道有限元模型和车辆-无砟轨道有限元耦合动力学模型。通过模拟锤击试验,分析了车辆耦合作用对轨道振动特性的影响,研究轨道长度、扣件刚度、扣件阻尼、扣件间距、轮对位置和转向架轴距对轨道振动... 基于周期性结构振动理论,分别建立无砟轨道有限元模型和车辆-无砟轨道有限元耦合动力学模型。通过模拟锤击试验,分析了车辆耦合作用对轨道振动特性的影响,研究轨道长度、扣件刚度、扣件阻尼、扣件间距、轮对位置和转向架轴距对轨道振动特性的影响。结果表明:钢轨采用梁单元模型可以准确反映出Pinned-Pinned共振特征;无车辆耦合作用时,轨道出现了199 Hz的轨道一阶垂向弯曲共振峰和由周期性支撑导致的966 Hz的Pinned-Pinned共振峰,扣件阻尼、轨道长度和扣件间距基本不会影响轨道一阶垂向弯曲共振频率,扣件阻尼和刚度基本不会影响Pinned-Pinned共振频率,轨道长度大于42.9 m后轨道长度对Pinned-Pinned共振频率影响较小,扣件间距是影响Pinned-Pinned共振频率的关键因素,扣件刚度是影响轨道一阶垂向弯曲共振频率的关键因素;车辆耦合作用会影响轨道振动特性,轨道出现了P2共振峰和二阶—五阶垂向弯曲共振峰,扣件阻尼、扣件刚度、轮对加载位置和扣件间距对该5阶共振频率的影响不大,转向架轴距是影响该5阶共振频率的关键因素。 展开更多
关键词 高速铁路 轨道 振动特性 车辆-无砟轨道耦合模型 频响函数
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车辆-轨道-桥梁竖直耦合振动程序设计及仿真 被引量:2
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作者 雷震宇 闫旭 《城市轨道交通研究》 北大核心 2015年第6期28-35,共8页
为研究轨道交通车辆经过高架桥时的动态特性,以弹性支承块式无砟轨道为例,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了车辆-轨道-桥梁耦合系统的竖向振动矩阵方程,利用MATLAB软件编写了计算程序.数值算例验证了计算程序的可靠性.通过改变系统参... 为研究轨道交通车辆经过高架桥时的动态特性,以弹性支承块式无砟轨道为例,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了车辆-轨道-桥梁耦合系统的竖向振动矩阵方程,利用MATLAB软件编写了计算程序.数值算例验证了计算程序的可靠性.通过改变系统参数,探索了轨道不平顺、车辆速度和轨道结构竖向刚度对系统竖向振动响应的影响.结果表明:轨道振动频率分布在0~500 Hz范围内,以20 Hz以内的低频振动为主;桥梁振动频率分布在0~200Hz范围内,以一阶竖向弯曲振动为主;轨道不平顺所产生的轮轨高频冲击力可达轴重的3倍,是车辆-轨道-桥梁耦合系统重要激励源之一;轮轨力和轨道加速度响应对车速的变化敏感,车辆-轨道-桥梁耦合系统位移响应对车速的变化不敏感;扣件和支承块胶垫竖向刚度应根据设计要求在40~80 kN/mm之间进行合理匹配取值. 展开更多
关键词 轨道交通 车辆-轨道- 竖向耦合振动 程序设计及仿真 动力响应
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一种基于时间有限元的车辆-轨道系统求解方法
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作者 陆晨旭 陈迪来 +1 位作者 李培刚 高雅 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期113-124,共12页
为克服轮轨动力方程时变特性以及轮轨脱离情况带来的仿真效率低,稳定性差等问题,基于线性互补理论及时间有限元法,提出一种求解车轨系统方程的新方法。该方法首先将轮轨接触问题转化为一个标准的线性互补问题,并通过将二阶动力方程转化... 为克服轮轨动力方程时变特性以及轮轨脱离情况带来的仿真效率低,稳定性差等问题,基于线性互补理论及时间有限元法,提出一种求解车轨系统方程的新方法。该方法首先将轮轨接触问题转化为一个标准的线性互补问题,并通过将二阶动力方程转化为一阶动量方程实现不连续轮轨力的求解;接着与传统的Herz-Newmark法对比,验证该方法的准确性和稳定性;最后应用该方法探究轮轨系统耦合振动特性,并给出时速350km高速铁路不同波长钢轨波磨控制限值。研究结果表明:动量方程可以消除接触力的快速变化,避免大步长条件下接触力不连续引起的稳定问题,临界稳定步长为1ms。方法具有较好的计算性能,求解过程轮轨系统为时不变体系,不用逐步更新动力矩阵,相同积分步长条件下,计算效率提高2倍左右。多轮约束作用会显著改变钢轨振动特性,使得车轨耦合模型振动模态更加丰富。0~1500Hz范围内,钢轨存在5种典型振动模态,分别对应P2共振振型、钢轨1阶局部弯曲、2阶局部弯曲、3阶局部弯曲及4阶局部弯曲振型。钢轨局部共振会造成特定频段轮轨力放大现象,波长30~100mm的钢轨波磨,波深应控制在0.05mm以下;波长100~300mm的钢轨波磨,波深应控制在0.1mm以下。本文数值算法能够实现对车轨动力系统高效、准确的仿真。 展开更多
关键词 线性互补理论 车辆-轨道耦合 动力响应 时间有限元 轮轨耦合共振
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轨道不平顺系数对跨座式单轨的车桥耦合振动响应影响
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作者 周新建 李飞 +2 位作者 冯后东 罗建新 李子珺 《机械设计》 北大核心 2025年第4期101-108,共8页
轨道不平顺对跨座式单轨的平稳运行有重大的影响,针对轨道不平顺对跨座式单轨的车桥耦合振动响应影响,运用多体动力学理论通过UM-ANSYS软件联合建立跨座式单轨车桥耦合动力学模型,基于现有的功率谱密度函数,得出走行轮、导向轮和稳定轮... 轨道不平顺对跨座式单轨的平稳运行有重大的影响,针对轨道不平顺对跨座式单轨的车桥耦合振动响应影响,运用多体动力学理论通过UM-ANSYS软件联合建立跨座式单轨车桥耦合动力学模型,基于现有的功率谱密度函数,得出走行轮、导向轮和稳定轮轨道不平顺样本曲线,并将3种轨道不平顺分别单独作用和共同作用于轨道梁时设置为4种工况进行仿真试验。分析试验现象,得出结果表明:随着轨道不平顺系数的增大,跨座式单轨的轨道梁跨中竖向位移略微增大,轨道梁跨中横向位移响应和加速度动力学响应值明显增大;由于走行轮垂向力受轨道不平顺的影响相比于导向轮和稳定轮更大,因此,应该重点关注轨道梁的走行轮轨道不平顺来确保跨座式单轨车辆的平稳运行。 展开更多
关键词 跨座式单轨 柔性轨道 车桥耦合动力学模型 轨道不平顺 振动响应
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钢弹簧失能下车辆-浮置板轨道耦合系统动力特性研究 被引量:1
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作者 邢文佳 陈进杰 +3 位作者 王建西 陈龙 崔泽毅 高宏玉 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第5期44-51,共8页
在列车荷载作用下浮置板轨道会发生钢弹簧失能,为研究此问题对车辆-浮置板轨道系统动力特性的影响,基于车辆-轨道动力学理论,建立车辆-浮置板轨道耦合动力学模型,研究不同钢弹簧失能数量、位置、组合形式对车辆-浮置板轨道系统动力响应... 在列车荷载作用下浮置板轨道会发生钢弹簧失能,为研究此问题对车辆-浮置板轨道系统动力特性的影响,基于车辆-轨道动力学理论,建立车辆-浮置板轨道耦合动力学模型,研究不同钢弹簧失能数量、位置、组合形式对车辆-浮置板轨道系统动力响应的影响。结果表明:当钢弹簧失能数量相同时,同一块浮置板的振动响应板中位置大于板端位置;钢弹簧失能1个时,板中位置钢轨、浮置板位移最大值分别比板端位置大0.49 mm和0.22 mm,加速度有效值分别比板端位置大13.34%和21.42%;单侧连续失能钢弹簧数量≥2个时,列车荷载作用下钢轨和浮置板垂向位移最大值均分别超出《浮置板轨道技术规范》规定的限值4 mm和3 mm;车体在频域上的振动响应主要集中在10 Hz内,钢弹簧失能会导致车体振动响应在频域上增大;单侧钢弹簧失能2个比双侧失能2个的钢轨位移最大值、加速度有效值分别增大17.75%、2.22%,比正常状态下钢轨位移、加速度分别增大37.08%,10.84%。钢弹簧失能增加了系统的振动响应,影响减振效果,应注意及时检修。 展开更多
关键词 地铁 浮置板 车辆-轨道耦合动力学 钢弹簧失能 不平顺 动力响应
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基于Timoshenko梁模型的车辆轨道耦合振动分析 被引量:26
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作者 徐志胜 翟婉明 王开云 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期22-27,共6页
运用车辆 轨道耦合动力学理论,建立了基于Timoshenko梁钢轨模型的车辆 轨道耦合振动模型,分析了钢轨的固有振动特性,初步探讨了车辆 轨道系统的动力响应.结果表明,Timoshenko梁钢轨模型在固有振动及强迫振动两方面均与Euler梁钢轨模型... 运用车辆 轨道耦合动力学理论,建立了基于Timoshenko梁钢轨模型的车辆 轨道耦合振动模型,分析了钢轨的固有振动特性,初步探讨了车辆 轨道系统的动力响应.结果表明,Timoshenko梁钢轨模型在固有振动及强迫振动两方面均与Euler梁钢轨模型有明显不同,前者能更详细地描述钢轨的高频特性. 展开更多
关键词 Timoshenko模型 车辆动力学 轨道结构 Euler 车辆-轨道耦合振动模型 钢轨 固有振动特性
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