铁路系统动力学4培训材料.ppt

3整车详细模型（可考虑轮对的沉浮振动，以及车体的沉浮和点头振动） 车辆与线路系统垂向振动分析模型 将己有的车辆系统的垂向振动分析模型与线路系统的垂向振动分析模型进行不同的组合，即可构成种类繁多、复杂程度各异的轮轨动力分析模型，能适应不同分析目的的需要。 路基动力学分析方法 将列车荷载模拟为简化的函数形式，直接施加与轨道上或道床上，甚至路基面上 李军世：将列车荷载简化成一个包含振幅和频率的指数函数形式，并通过Fourier级数反映不同轮组在不同时刻、不同位置处的情形 潘昌实等：用一个激振力函数模拟列车动荷载，它由一系列正弦函数叠加而成 蔡英等：采用一与轨道不平顺管理标准相应的激振力来模拟列车竖向动荷载 采用车辆系统或线路系统其得动轮载，以此为输入 北方交大（张鸿儒） * 目 录 研究背景 目前的研究方法及存在的问题 今后的研究思路及方向 研究背景 新建高速铁路或客运专线建设带来的问题 路基合理动刚度及动刚度匹配： 刚度过小，引发轨道不平顺； 刚度过大，路基、轨道、车辆系统振动加剧，且设计、施工要求严格； 过大过小都不利于高速行车及各部件的使用寿命，应与高速车辆、轨道系统相匹配的路基合理刚度。 线路纵向刚度匹配问题（包括过渡段）： 综合刚度平顺过渡； 沉降差引起轨面的弯折 无碴轨道 系统各部分动刚度合理匹配、平顺过渡（包括横向、纵向） 轨道板的动力性能及疲劳、裂缝等 既有线提速铁路技术条件 合理的技术条件（既有线路基千差万别） 利用已有资料（特别是轨道不平顺值）对现有轨下系统的评价 目前的研究方法 “车辆动力学”、“轨道动力学”、“轮轨相互作用”、“路基动力学”等 线路(轨道)系统垂向振动分析模型(轨道动力学) 分布参数模型 弹性连续支承梁轨道模型、弹性点支承梁轨道模型；其中又分为Euler梁或Timonshenkc梁、单层支承梁或多层支承梁等模型。 集总参数模型 单自由度轨道模型，双自由度模型和多自由度模型 分布参数模型 1 弹性连续支承梁轨道模型 将钢轨当作无限长Euler梁，轨下基础不计质量， 简化为连续的弹簧，并符合Winkler假设 考虑轨下基础的参振质量及阻尼 2 弹性点支承梁轨道模型 集总参数模型 依据一定的等效性变换原则，可将一个具有复杂分散参数体系的轨道结构，简化成一个具有少数自由度的质量一弹簧一阻尼集总参数模型。 常用的等效性变换原则有两种。其一是用轨道结构的实测自振频率来推算等效质量和等效弹簧刚度，用轨道结构的实测幅频响应的对数衰减减率来推算等效阻尼系数 其二是在确定等效质量时，要求弹性地基梁分布质量的动能与集总质量的动能相等，在确定等效弹簧刚度时，要求荷载作用点下弹性地基梁的静挠度与集总参数模型的静挠度相等 单轮对轨道模型 车辆被简化为单轮对的 集总参数模型(2自由度)， 考虑了车辆的一系悬挂 特性，以及簧上和簧下 的质量;轨道被简化为单 自由度的集总参数模型， 只考虑了轨下的等效刚 度和阻尼，以及钢轨的 等效质量。 模型中，车辆被简化为 转向架的集总参数 模型(5自由度)，考虑了 车辆的二系悬挂特 性，以及车体(半车)、 构架和簧下的质量: 轨道被简化为2自由度的 集总参数模型， 只考虑了轨下的 等效刚度和阻尼， 以及钢轨 的等效质量。 多自由度轨道模型 多自由度轨道模型 多自由度轨道模型 模型中，车辆被简化 为整车的集总参数模型 (10自由度)， 考虑了车辆的二系悬 挂特性，以及车体、构架和 簧下的质量;轨道被简化为 12自由度的集总参数 模型，考虑了轨下胶垫、 枕下道床及基床的 等效刚度和阻尼， 以及钢轨、轨枕和道床 的等效质量。 车辆系统垂向振动分析模型 研究车体的运行品质、脱轨安全性、抗倾覆性、直线运行稳定性和曲线通过性能等问题 将车体及其装载、转向架构架及其上安装部件、轮对及其装备视为刚体，将车辆系统描述成多刚体系统进行振动分析 单自由度简化模型 不计车辆的悬挂特性，将车辆系统的质量集中分配到相应轮对上，只考虑轮对的沉浮振动。 考虑一系悬挂特性，考虑轮对和簧上质量的沉浮振动 2 转向架半车模型（考虑轮对的沉浮振动，以及簧上质量的沉浮和点头振动。）