高速动车组柔性车体-座椅-人体系统耦合振动特性

1

作者 高建敏 王谢堂 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期167-181,共15页

针对高速轻量化动车组与人体之间动力耦合振动特性研究不充分的问题,基于多体动力学理论和刚柔耦合理论,建立考虑动车组柔性车体与座椅及坐姿人体耦合振动响应的高速动车组柔性车体-座椅-人体耦合动力学模型,研究高速铁路随机轨道不平... 针对高速轻量化动车组与人体之间动力耦合振动特性研究不充分的问题,基于多体动力学理论和刚柔耦合理论,建立考虑动车组柔性车体与座椅及坐姿人体耦合振动响应的高速动车组柔性车体-座椅-人体耦合动力学模型,研究高速铁路随机轨道不平顺激励下人体生物力学特性对高速轻量化动车组振动特性的影响,以及车体柔性振动作用下不同座位处人体的动力响应特征。结果表明:人体生物力学特性会增大车体某些柔性模态频率;满座工况下,基于人车耦合动力学模型得出的5 Hz频率以上的共振峰频率和横向共振峰幅值较传统车辆动力学模型的大,而垂向共振峰幅值则较传统车辆动力学模型的小;车体振动响应的1阶峰值频率明显降低,而幅值则略有增加;人体在一定程度上起到阻尼吸振的作用,在300 km·h^(-1)行车速度和满座工况下,人体可明显抑制车体5 Hz频率以上的高频垂向振动,而弹性车体的振动则会激发人体垂向5.25 Hz和横向2.13 Hz频率左右的固有模态,使人体在该频域下的振动能量有所增加。因此,若以车体地板振动加速度代替人体响应评估高速动车组的振动舒适性,会与真实的人体振动程度存在一定偏差。 展开更多

关键词 高速动车组-座椅-人体耦合动力学模型 人体生物力学特性 耦合振动特性 轻量化车体 坐姿人体

在线阅读 下载PDF 职称材料

转向架-车体-座椅系统垂向动力学模型及分析

2

作者 于曰伟 周长城 赵雷雷 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期196-205,共10页

应用系统工程的方法,将座椅系统与传统轨道客车系统作为一个整体大系统加以考察,建立轨道客车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并推导模型的振动微分方程;根据转向架-车体-座椅耦合系统垂向振动微分方程组,通过变量变换,给出轨... 应用系统工程的方法,将座椅系统与传统轨道客车系统作为一个整体大系统加以考察,建立轨道客车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并推导模型的振动微分方程;根据转向架-车体-座椅耦合系统垂向振动微分方程组,通过变量变换,给出轨道客车转向架-车体-座椅系统垂向动力学模型的数值分析方法。通过与传统轨道客车垂向动力学模型得到的垂向随机响应进行对比,验证轨道客车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型的正确性,该研究为轨道客车的振动特性分析及车辆悬挂系统参数和座椅悬置系统参数的优化设计提供了模型参考。 展开更多

关键词 轨道客车 转向架-车体-座椅耦合系统 垂向动力学模型 数值分析方法 耦合振动分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于车-椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化 被引量：1

3

作者 周长城 于曰伟 赵雷雷 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期89-96,共8页

针对高速列车转向架垂向悬挂系统中存在的阻尼匹配问题,根据1/4车体-座椅垂向行驶振动模型,利用Matlab/Simulink建立了转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计仿真模型.以人体振动舒适性最佳为目标,建立了转向架一系和二系垂向悬挂系统... 针对高速列车转向架垂向悬挂系统中存在的阻尼匹配问题,根据1/4车体-座椅垂向行驶振动模型,利用Matlab/Simulink建立了转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计仿真模型.以人体振动舒适性最佳为目标,建立了转向架一系和二系垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计数学模型.以轨道高低不平顺作为输入激励,以一系及二系悬挂垂向行程和一系悬挂动静态力之比为约束条件,建立了基于转向架车体-座椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计方法.通过设计实例及仿真验证可知,优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,座椅垂向振动加权加速度均方根值降低了21.7%,表明所建立的优化设计方法是正确的. 展开更多

关键词 高速列车 转向架 垂向悬挂系统 协同优化 转向架-车体-座椅耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于准零刚度隔振器的车-座椅-人耦合模型动态特性研究 被引量：20

4

作者 王勇 李舜酩 程春 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第15期190-196,共7页

准零刚度隔振器能克服线性被动隔振器中存在的降低固有频率与提高承载力之间的矛盾,将准零刚度隔振器运用到汽车座椅的隔振中,建立了考虑准零刚度隔振器的8自由度车-座椅-人耦合动力学模型,采用数值法分析了此耦合动力学模型在受到路面... 准零刚度隔振器能克服线性被动隔振器中存在的降低固有频率与提高承载力之间的矛盾,将准零刚度隔振器运用到汽车座椅的隔振中,建立了考虑准零刚度隔振器的8自由度车-座椅-人耦合动力学模型,采用数值法分析了此耦合动力学模型在受到路面冲击激励及随机激励下的动态特性。结果表明,当采用准零刚度隔振器作为汽车座椅悬架时,整车乘坐舒适性得到有效改善,汽车悬架行程及座椅行程在允许的行程取值范围内。研究内容对将准零刚度隔振器设计成汽车座椅悬架具有理论指导意义。 展开更多

关键词 准零刚度 非线性隔振器 车-座椅-人耦合模型 动态特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于有限元-多刚体耦合方法的儿童座椅结构改进 被引量：4

5

作者 曹立波 赵净 陈志宇 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2014年第4期336-342,共7页

对某反向安装儿童安全座椅的结构进行了改进设计。采用有限元-多刚体耦合的方法,依据欧洲经济委员会(ECE)的法规R44的要求,建立了改进前后的儿童安全座椅正面碰撞台车试验模型,并进行了模型验证。完成了改进后的儿童安全座椅结构正面台... 对某反向安装儿童安全座椅的结构进行了改进设计。采用有限元-多刚体耦合的方法,依据欧洲经济委员会(ECE)的法规R44的要求,建立了改进前后的儿童安全座椅正面碰撞台车试验模型,并进行了模型验证。完成了改进后的儿童安全座椅结构正面台车碰撞实验。仿真结果表明:座椅改进后的儿童假人头部综合加速度峰值约降低15 g;胸部综合加速度超过55 g的时间缩短为2 ms;胸部垂向加速度超过30 g的时间约为2.4 ms。台车试验结果与仿真结果一致,胸部综合加速度超过55 g的时间缩短为1.7 ms;胸部垂向加速度超过30 g的时间约为2.85 ms,且台车实验中座椅结构未产生明显破坏。 展开更多

关键词 汽车 被动安全 儿童座椅 结构改进 有限元-多刚体耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑车体刚柔耦合振动的高速铁路轨道不平顺敏感波长研究 被引量：10

6

作者 姜培斌 凌亮 +2 位作者 丁鑫 王开云 翟婉明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第15期79-89,共11页

随着高速列车的轻量化设计,列车在运行过程中车体的柔性振动也越来越显著,当特定波长的轨道几何不平顺激励频率与车辆系统固有振动频率相近时,将会引起车辆系统与不平顺激励发生共振,从而影响列车运行安全与乘坐舒适度。为研究高速铁路... 随着高速列车的轻量化设计,列车在运行过程中车体的柔性振动也越来越显著,当特定波长的轨道几何不平顺激励频率与车辆系统固有振动频率相近时,将会引起车辆系统与不平顺激励发生共振,从而影响列车运行安全与乘坐舒适度。为研究高速铁路轨道几何不平顺敏感波长,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立考虑柔性车体的高速列车-轨道耦合动力学模型,系统研究不同类型轨道不平顺波长变化对高速列车动力学性能的影响。在此基础上,分析不同行车速度条件下不同类型轨道几何不平顺的最不利波长和敏感波长范围。结果表明,车体柔性振动对高速铁路轨道几何不平顺敏感波长影响显著;不同行车速度条件下不同类型轨道几何不平顺的最不利波长和敏感波长范围均有所不同;高速铁路轨道几何不平顺敏感波长存在三个显著波段,其中3~10 m的短波敏感波长主要与车体柔性模态相关,10~60 m的中波敏感波长主要与构架刚体模态相关,而60~140 m的长波敏感波长主要与车体刚体模态有关。 展开更多

关键词 高速铁路 轨道几何不平顺 敏感波长 车辆-轨道耦合动力学 车体柔性振动

在线阅读 下载PDF 职称材料

智能儿童安全座椅的结构与安全性研究 被引量：8

7

作者 曹立波 吴梦华 +1 位作者 吴俊 陈治宇 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2017年第12期54-58,共5页

为了降低儿童安全座椅误用率,通过集成控制系统、电动调节机构和手机APP,对一款传统儿童安全座椅进行智能化设计,使其可根据儿童身高智能调节,有效避免误用问题。建立了智能儿童安全座椅仿真模型,仿真结果表明,改进后儿童安全座椅对儿... 为了降低儿童安全座椅误用率,通过集成控制系统、电动调节机构和手机APP,对一款传统儿童安全座椅进行智能化设计,使其可根据儿童身高智能调节,有效避免误用问题。建立了智能儿童安全座椅仿真模型,仿真结果表明,改进后儿童安全座椅对儿童假人保护效果优于改进前的儿童安全座椅,且满足法规要求。 展开更多

关键词 儿童安全座椅 误用率 智能调节 有限元-多刚体耦合仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速列车接地回流动态特性分析及接地电阻参数多目标优化研究

8

作者 肖嵩 张予慧 +3 位作者 王梓靖 郭裕钧 申仪想 吴广宁 《铁道学报》 北大核心 2025年第8期56-64,共9页

随着高速列车运营速度的不断提升,愈加频繁的过分相操作使得车载设备遭受高频次的过电压、过电流冲击。列车通过轮-轨接地系统将牵引电流泄放至钢轨,牵引电流通过钢轨、回流线等返回牵引变电所。车、轨接地电阻不良匹配会导致接地电流... 随着高速列车运营速度的不断提升,愈加频繁的过分相操作使得车载设备遭受高频次的过电压、过电流冲击。列车通过轮-轨接地系统将牵引电流泄放至钢轨,牵引电流通过钢轨、回流线等返回牵引变电所。车、轨接地电阻不良匹配会导致接地电流和过电压泄放受阻,影响牵引供电系统稳定运行。考虑列车移动时接地系统阻抗瞬变导致的回流路径、幅值变化,构建“所-网-车-轨”动态耦合回流模型,解析接地电流动态变化规律及车体过电压分布特性;为实现车体接地电流、过电压综合抑制,采用多目标优化算法对接地电阻集合进行寻优;根据不同抑制需求场景,提出列车接地系统3种优化方案,为提升高速列车接地系统的综合性能奠定理论基础。 展开更多

关键词 接地电流 车体过电压抑制 “所-网-车-轨”动态耦合回流模型 回流动态变化特性 多目标优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速铁路路基沉降对车体振动影响研究 被引量：12

9

作者 高雅 尤明熙 +4 位作者 杨飞 支洋 张瑶 赵文博 李威霖 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1139-1148,共10页

某开通时间较短的高速铁路线路受连续降雨影响,路基沉降快速发展,导致部分区段轨道结构发生变形,使轨道不平顺幅值明显增加,引起车体振动加剧,对列车运行的安全性和稳定性造成影响。为了研究路基沉降引起的轨道不平顺对车体振动的影响,... 某开通时间较短的高速铁路线路受连续降雨影响,路基沉降快速发展,导致部分区段轨道结构发生变形,使轨道不平顺幅值明显增加,引起车体振动加剧,对列车运行的安全性和稳定性造成影响。为了研究路基沉降引起的轨道不平顺对车体振动的影响,选取典型路基沉降区段连续4次动态检测数据进行时频特征分析,结合建立的车辆-有砟轨道空间耦合动力学仿真模型,研究路基沉降区段轨道不平顺和车体振动加速度之间的映射关系,获得了路基沉降不平顺波长和状态演变对车辆动力响应的影响规律。研究结果表明:降雨导致的路基沉降对高低不平顺和车体垂向加速度的影响显著,对轨向不平顺和车体横向加速度的影响较小;路基沉降区段的高低不平顺与车体垂向加速度幅值变化趋势和振动频率基本相同,42~70 m波长高低不平顺的幅值增加是造成车体垂向振动加剧的主要原因;依据仿真结果,路基沉降引起的高低不平顺幅值急剧增加会造成行车过程中局部轮轨垂向力显著减小,导致轮重减载率显著增加;对于速度等级250 km/h的线路,建议雨后重点盯控路基沉降点长波高低不平顺的变化,针对车体垂向振动加速度不良区段的养护维修作业,应着重调整42~70 m波长高低不平顺幅值,以保障车辆安全稳定运营。 展开更多

关键词 高速铁路 轨道不平顺 车体振动 车辆-轨道耦合 动力响应

在线阅读 下载PDF 职称材料

汽车座椅振动舒适性主客观测试及关联性分析 被引量：16

10

作者 陈良松 宋俊 +1 位作者 邱毅 王遵铭 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期1263-1269,共7页

汽车座椅的振动特性直接影响乘坐舒适性。为综合评估座椅的振动舒适性,本文对座椅客观舒适性与乘员主观舒适性之间的关联性进行研究和分析。首先,进行不同激励幅值下的垂向振动试验,测量从座椅地板到与人体接触面的振动传递来表征人-椅... 汽车座椅的振动特性直接影响乘坐舒适性。为综合评估座椅的振动舒适性,本文对座椅客观舒适性与乘员主观舒适性之间的关联性进行研究和分析。首先,进行不同激励幅值下的垂向振动试验,测量从座椅地板到与人体接触面的振动传递来表征人-椅耦合系统的动态性能。然后,设计相对幅值估计法用于主观评价,并进行主客观关联性分析。最后,提出一种能够表征座椅隔振性能的参数。结果表明:(1)随着振动量级的增大,人-椅耦合系统的共振频率会向低频移动,垂直同轴与交叉轴振动传递在第1阶共振频率处具有较强的关联性;(2)主客观测试关联性较好(拟合精度为99.05%),验证了相对幅值估计法的有效性;(3)提出的座椅隔振性能参数与主观评价一致性较好,可为汽车座椅振动舒适性的优化改进提供理论依据。 展开更多

关键词 振动特性 人-椅耦合系统 座椅传递率 主客观测试 隔振性能 预测模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

垂向激励下聚氨酯泡沫对座椅振动特性的影响规律研究 被引量：5

11

作者 张清雨 张筱璐 +2 位作者 李跃娟 任彤煜 王秋波 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第5期217-222,247,共7页

开孔聚氨酯泡沫对人-椅耦合系统振动频响函数有重要影响,因而对于驾乘舒适性与人体脊柱损伤的深入研究有着重要意义。通过开展低频垂向激励(1 Hz^15 Hz,0.5 m∙s-2 rms)下12名中国青年男性受试人员的坐姿振动试验,分析座椅坐垫及靠背处... 开孔聚氨酯泡沫对人-椅耦合系统振动频响函数有重要影响,因而对于驾乘舒适性与人体脊柱损伤的深入研究有着重要意义。通过开展低频垂向激励(1 Hz^15 Hz,0.5 m∙s-2 rms)下12名中国青年男性受试人员的坐姿振动试验,分析座椅坐垫及靠背处的聚氨酯泡沫厚度对人-椅耦合系统的垂向同轴振动频响函数和前后正交轴振动频响函数的影响规律。研究发现,在其他物理参数确定的条件下,座椅坐垫处泡沫厚度(60 mm,90 mm,120 mm)的增加会导致坐垫和靠背处的垂直同轴座椅振动频响函数和前后正交轴座椅振动频响函数的共振频率(约4 Hz)显著降低;而座椅靠背处泡沫厚度的变化对于上述4组座椅频响函数不具有统计学意义上的显著影响。研究还发现,从座椅底板到坐垫处的垂直同轴和前后正交轴频响函数在第1阶共振频率处(约4 Hz)具有较强相关性。 展开更多

关键词 振动与波 聚氨酯泡沫 座椅频响函数 人-椅耦合系统 动态刚度

在线阅读 下载PDF 职称材料

减振轨道对地铁车辆动力学性能的影响研究 被引量：8

12

作者 周华龙 蒋建政 +2 位作者 周昌盛 王小韬 袁玄成 《铁道标准设计》 北大核心 2019年第12期53-58,共6页

为研究地铁A型车辆在不同等级减振轨道上行车时的动力学特性,基于车辆-轨道耦合动力学理论,以深圳地铁某线路实际铺设的不同等级减振轨道为研究对象,建立考虑不同等级减振轨道的地铁A型车辆-轨道垂向耦合动力学模型,采用数值仿真的方法... 为研究地铁A型车辆在不同等级减振轨道上行车时的动力学特性,基于车辆-轨道耦合动力学理论,以深圳地铁某线路实际铺设的不同等级减振轨道为研究对象,建立考虑不同等级减振轨道的地铁A型车辆-轨道垂向耦合动力学模型,采用数值仿真的方法分析不同等级减振轨道下车辆-轨道耦合系统的动力学特性。结果表明:相对于铺设其他两种等级减振轨道,铺设高等和特殊减振轨道时车体的垂向振动加速度均方根值增幅超过30%,车体垂向Sperling平稳性指标增幅超过5%;钢轨垂向位移增加明显且钢轨垂向位移的标准差增加了约3倍。主要结论为:采用高等级减振轨道会一定程度恶化车辆动力学性能和乘客乘车环境,在实际选取不同等级减振轨道时应综合考虑地铁车辆的行车动力学性能。 展开更多

关键词 地铁 减振轨道 车辆-轨道耦合动力学 钢轨位移 车体加速度

在线阅读 下载PDF 职称材料

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度评估方法研究 被引量：8

13

作者 郑晓龙 徐昕宇 +2 位作者 高芒芒 杨国静 周川江 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期24-29,共6页

为评估超出铁路桥涵设计规范中规定跨度的桥梁的竖向刚度合理性,提出基于弦测法幅值与车体加速度关系和车-桥耦合振动分析的大跨度桥梁竖向刚度快速评估方法。首先基于弦测法确定控制弦长,分析设计车速下弦测法幅值与车体加速度关系,根... 为评估超出铁路桥涵设计规范中规定跨度的桥梁的竖向刚度合理性,提出基于弦测法幅值与车体加速度关系和车-桥耦合振动分析的大跨度桥梁竖向刚度快速评估方法。首先基于弦测法确定控制弦长,分析设计车速下弦测法幅值与车体加速度关系,根据车体加速度限值相关规定确定弦测法幅值限值;再采用车-桥耦合振动分析得出列车通过大桥的车体响应并反算得到对应弦测法幅值,叠加各因素引起的桥面变形的弦测法幅值后与弦测法幅值限值对比,对桥梁竖向刚度进行评估。采用该评估方法对某时速200 km的(36+96+228+96+36)m大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度进行评估,结果表明:控制弦长为30 m时可较好反映时速200 km的铁路桥梁竖向变形与车体竖向加速度的对应关系;此条件下考虑升、降温引起的附加不平顺后,双线客车作用下弦测法幅值为7.6086 mm,满足日常保养标准;一线客车一线货车作用下,弦测法幅值为14.7426 mm,略高于计划维修标准但满足临时补修标准。 展开更多

关键词 铁路桥 大跨度桥梁 弦测法 车体加速度 车-桥耦合振动 竖向刚度 轨道不平顺 评估方法

在线阅读 下载PDF 职称材料