考慮車體柔性的車-轎動力響應分析及行車舒適性影響因素研究.pdf

1、目前,提高車輛的運行舒適性已經成為高速鐵路設計人性化的重要體現(xiàn)。隨著高速鐵路運營速度的不斷提高,列車與線路結構物之間的動力相互作用顯著增大,引起車體振動惡化,造成旅客乘坐舒適度的顯著下降。由于車輛設計和制造技術的進步,鋁合金或不銹鋼等新型材料的廣泛使用,在滿足車體結構強度要求的條件下,車體結構的承重量已大幅下降。但是,過分追求車體結構的輕量化,往往會導致車體剛度不足,致使車輛彈性振動加劇,從而導致車橋系統(tǒng)動力響應規(guī)律發(fā)生變化,并對車輛運

2、行舒適性產生影響。因此,在車橋動力相互作用理論日趨完善的今天,車橋系統(tǒng)精細化分析建模、柔性車體參振等問題已成為研究的熱點。本文采用車輛柔剛體系統(tǒng)動力學理論,建立了考慮車體柔性的車輛.橋梁動力相互作用分析模型,研究橋梁共振、線路不平順激擾、車體彈性共振等因素對車輛運行舒適性的影響,以期為高速鐵路安全、舒適運營提供理論依據和科學參考。鑒于以上原因,本文主要研究內容包括:
　　 (1)分析車輛運行舒適性影響因素并研究舒適性評價方法之間

3、的關系。從車橋耦合系統(tǒng)的角度出發(fā),分析影響車輛運行舒適性的關鍵因素,如線路結構振動、線路不平順激擾、車輛振動特性等；介紹車輛運行舒適性評價方法,如車體加速度指標、Sperling平穩(wěn)性指標和ISO2631評價方法等,并指出本文所采用的評價方法；結合我國高速鐵路動車組實測車體振動加速度數(shù)據,運用最小二乘法通過數(shù)據擬合得到Sperling平穩(wěn)性指標和ISO2631舒適度指標之間的關系。
　　 (2)建立考慮車體柔性的車.橋動力學模型

4、并進行驗證。將車體視為由二系懸掛支承的均質等截面歐拉梁,轉向架和輪對均視為剛體,采用車輛柔剛體系統(tǒng)動力學理論建立了考慮車體柔性的車輛剛柔耦合系統(tǒng)垂向動力學模型；采用模態(tài)疊加法考慮橋梁變形,運用同步耦合法建立了考慮車體柔性的車橋系統(tǒng)運動方程,編制了車-橋動力分析程序,并進行了理論驗證和實測驗證。
　　 (3)研究橋梁共振對柔性列車運行舒適性的影響。利用考慮車體柔性的車-橋系統(tǒng)動力模型,研究了高速列車通過簡支梁和兩跨連續(xù)梁時車橋系統(tǒng)

5、動力響應特性,揭示了橋梁主共振和次共振現(xiàn)象,分析了橋梁阻尼對橋梁振動、車輛振動、車輛運行舒適性的抑制作用,最后探討了橋梁共振對車輛運行舒適性的影響。
　　 (4)研究諧波激勵對柔性列車運行舒適性的影響。研究了諧波不平順激勵下柔性車體共振機理,給出了車體振動的消去條件、車體的彈性共振條件；將諧波不平順作為車橋系統(tǒng)激勵源,利用考慮車體柔性的車-橋系統(tǒng)動力模型,研究了諧波不平順激擾下車橋系統(tǒng)振動特性,探討了橋梁共振、車體彈性共振等因素