Abstract
With the rapid increa of train speed and bearing weight, the interaction between wheel and rail has also greatly enhanced. And the result is that the vibration of vehicle-track coupling system becomes more and more significant. The track irregularity is the main factor for vibration of vehicle-track coupling system. To ensure the safety and riding comfort of the vehicle, it is of great significance to study the vibration respon of vehicle-track coupling system under the effect of track irregularity. This thesis bad on the theory of vehicle-track coupling system, with the high-speed railway ballastless track irregularity spectrum industry standard (TB/T 3352-2014) as the benchmark, analyzes the dynamic respon of high-speed vehicle-track coupling system aiming at the speed above 300km/h. The main rearch contents are as follows:
(1)The ballastless track irregularity power spectrum is transformed into time domain by means of discrete Fourier transform method. And the time domain track irregularity is the excitation of following v
ehicle-track vertical and lateral coupling models.
(2) The vehicle-track vertical coupling geometric model is established. According to the D'Alembert principle, the vertical dynamic equations of the system are derived. The respons of time domain and frequency domain are analyzed under the vertical track irregularity excitation. Time domain analysis result indicates that the vertical vibration acceleration and pitch vibration displacement of vehicle body will increa with the increa of vehicle speed. Frequency domain analysis result shows that the primary frequency of vertical track irregularity excitation should be far away from the frequency of 0.5~0.9Hz to avoid the vertical resonance of the vehicle body.
(3) The vehicle-track lateral coupling geometric model is established. According to the D'Alembert principle, the lateral dynamic equations of the system are derived. The time domain and frequency respons of the track are analyzed under the directional and horizontal irregularities. Time domain analysis result shows that the lateral vibration acceleration of the vehicle as the speed increas showed a trend of increasing. Frequency domain analysis result shows that in order to avoid the lateral resonance of the vehicle body, the primary frequency of lateral track irregularity excitation should be far away from the frequency of 0.5~1.3Hz.
(4) This disrtation lects vertical and lateral vibration acceleration as the measure and identifies the nsitive wavelength range of vertical and lateral track irregularity of 300km/h, 350km/h and 400km/h by entering different cutoff wavelength of track irregularity data. The result shows that nsitive wavelength and the range of adver wavelength also increa with the increa of the running speed. Finally, Sperling index is ud for evaluating the vertical and lateral ride quality of the high-speed vehicle under different running speed. When the
amountspeed increas, the ride quality will be reduced.
Key words: Track irregularity; high-speed train; vibration analysis; nsitive wavelength; ride quality
目录
摘要..................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 1 绪论. (1)
1.1 课题研究的背景及意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.2.1 轨道不平顺研究现状 (2)
1.2.2 车轨系统耦合振动研究现状 (3)
1.3 主要研究内容 (5)
2 轨道随机不平顺的数值模拟 (7)
2.1 轨道不平顺分类 (7)
2.2 国内外轨道不平顺功率谱 (8)
2.2.1 美国轨道谱 (9)
每日英语2.2.2 德国轨道谱 (9)
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2.2.3 中国普通干线铁路轨道谱 (10)
2.2.4 中国高速铁路无砟轨道谱 (11)
2.3 国内外典型轨道谱的比较 (12)
2.3.1 普通线路轨道谱的比较 (12)
2.3.2 高速线路轨道谱的比较 (13)
2.4 轨道不平顺时域样本的数值模拟 (15)
2.5 本章小结 (18)
3 车辆轨道耦合垂向模型的建立及仿真分析 (19)
3.1 车体的基本振动形式 (19)名人演讲
3.2 车辆—轨道垂向耦合模型 (19)
3.2.1 垂向模型运动微分方程 (21)
3.2.2 轮轨垂向耦合关系 (22)
3.3 车辆—轨道垂向耦合模型随机振动时域响应 (23)
3.4 车辆—轨道垂向耦合模型随机振动频域分析 (26)
3.4.1 垂向耦合模型模态参数计算 (26)
3.4.2 垂向系统频域响应 (28)
3.5 垂向敏感波长问题 (30)
3.5.1 分析方法 (30)
3.5.2 垂向敏感波长分析 (30)
3.6 垂向平稳性评价 (32)
3.7 本章小结 (34)
4 车辆轨道耦合横向模型的建立及仿真分析 (35)
4.1 车辆—轨道横向耦合模型 (35)
4.2 轮轨蠕滑力计算 (38)
4.2.1 蠕滑率推导 (38)
4.2.2 蠕滑力的计算 (39)
4.3 轮对重力刚度和重力角刚度 (40)
4.3.1 轮对重力刚度 (40)misono
4.3.2 轮对重力角刚度 (41)
niho4.4 车辆—轨道横向耦合模型随机振动时域响应 (42)
4.5 车辆—轨道横向耦合模型随机振动频域分析 (45)
4.5.1 横向耦合模型模态参数计算 (45)
4.5.2 横向系统频域响应 (45)
4.6 横向敏感波长分析 (47)
4.7 横向平稳性评价 (48)
4.8 本章小结 (50)
结论 (51)淘宝十周年
致谢 (53)
参考文献 (54)
附录A 列车参数表 (57)
攻读学位期间的研究成果 (59)
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义good guy
铁路运输作为交通运输的大动脉，对国民经济的发展起着至关重要的作用，以其安全、舒适、快捷、耗能低等优点备受世界各个国家的重视。从1825年英国开通的世界上的第一条铁路（斯托克顿—达林顿）起，铁路运输已经经历了一百九十年的历史。上个世纪60年代，随着经济建设的稳步推进，为解决环境、能源以及交运等一系列日益突出的矛盾问题，世界各国都相继加大了铁路运输的建设，在其后的一段时期内更是进入了鼎盛发展期。我国铁路建设在吸收和引进世界先进技术的基础上加以创新，实现了飞跃式的发展，目前以后起之秀的身份居于世界前列[1]。自2007年我国“和谐号”高速列车的正式下线以及时速350km/h的京津城际铁路的开通，标志着我国进入了一个全新的“高速铁路时代”。但随着车辆速度的提高，轮轨之间的动作用力必然会随之加强，车轨间相互作用的探讨必然成为铁路运输业问题研究的焦点。
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轨道不平顺是列车产生振动的根源。它通过产生车辆振动和轮轨动作用力从而使得行车的安全、寿命和舒适度大为减低，并产生了大量的噪声污染。轨道不平顺的形成和演变不是单一因素所致。例如钢轨方面包括初始平直性、磨损等，线路施工方面包括轨枕间距、施工高度、道床破旧损坏和路基问题，无规律的机车动力作用，再加上雪雨、高温以及地震等气候和地质等因素的影响，都会使得轨道不平顺时刻处于动态变化的状态[2]。在实际研究中发现，不同位置的轨道不平顺其幅值和波长具有随机性，这种随机性除了用功率谱密度来抽象地描述并揭露它的统计特性和内部规律外，很难用其他直观的方法着手处理。
列车运行速度越高时，车辆系统的振动以及轮轨之间的作用力受到轨道不平顺影响的程度也就越大。因此，在车辆系统各部件的构造不变的情况下，抑制行车速度提高的主要原因就是轨道线路的不平顺。轨道不平顺包含众多的幅值和波长的变化范围，不同的幅值和波长对车辆—轨道耦合系统振动的影响也不同。短波不平顺主要是通过引起簧下质量与轨道间的冲击产生轮轨之间的作用力，而中、长波常常能够引起车体的振动[3]。由此可见，对轨道不平顺的深入研究势在必行。
学者们对轮轨间相互关系的研究由来已早，自1825年世界首条铁路运行之初便开始了探索。在铁路系统的所有动态耦合关系中，轮轨的相互作用关系是最基本同时也是最重要的问题。车轨耦合系统的动力学研究一般采用理论建模、数值求解及试验验证相结合的方法，而轨道不平顺激励又是车轨系统振动动力学分析的前提[4]。因此，结合二者的重要意义，本文以我国无砟轨道不平顺对行车速度300km/
埃及艳后 泰勒h以上的高速列车轨道系
