摘要：Vibration behaviors of bogie hunting motion contain key information that dominates the dynamic performance of rail vehicles,in which the eigenvalue of each mode reflects the damping ratio and the natural *** paper focuses on the root loci curves of bogie hunting motion,starting from a rigid bogie,then to a bogie with flexible primary *** regard to the rigid bogie,analytical formulas for the eigenvalues,the critical speed as well as the corresponding hunting frequency are derived and *** for the flexible bogie,the root loci curves are calculated *** study shows that both free rigid bogie and free wheelset are dynamically unstable at any *** critical speed increases with diminished wheel-rail conicity,track gauge,and wheelset and bogie inertia,and with increased wheelbase and wheel *** dominating factors such as the stiffness of the primary suspension and the wheel-rail conicity should be optimized for a practical *** influences of the damping coefficients and the variations of creep coefficients are *** motor suspension affects the root loci curves and the critical speed *** inappropriate motor suspension design and rigidly suspended motor reduce the critical *** increase of critical speed by a motor suspension can only be achieved when the lower natural frequency of the motor-bogie frame-wheelsets system coincides with or is close to the hunting *** care should be taken for the design of motor suspension,the first is to avoid the decreased damping ratio in a certain speed range below the critical speed and the second is that the variations of parameters should not induce the rapid reduction of the critical *** main feature of the present study is that the root loci curves,which are derived as analytical formulas or calculated numerically,are used to study the vibrational behaviors of bogie hunting *** the influencing laws of the dominating pa

摘要：横向运行稳定性是高速列车转向架悬挂参数优化设计的重要目标,高速列车不仅需要足够的横向稳定性裕度,也需要较强的抵抗转向架悬挂参数和轮轨接触等参数摄动对横向稳定性影响的能力,即列车具有较强的悬挂参数和线路适应能力。本文提出健壮稳定性的概念,定义悬挂参数健壮性和等效锥度健壮性指标,并以此作为转向架关键悬挂参数的优化目标。采用多目标优化和参数筛选两种方法,通过离散统计挖掘转向架关键悬挂参数匹配关系。得到两类转向架悬挂参数匹配规律,第一类采用较小的一系纵向刚度和较大的抗蛇行减振器阻尼组合;第二类采用较小的抗蛇行减振器阻尼,然而其二系横向减振器阻尼和一系纵向刚度要与抗蛇行减振器串联关节刚度呈现负相关组合。第一类悬挂参数需要较小等效锥度的踏面来匹配,车辆具有较好的低锥度稳定性;而第二类悬挂参数需要较大的等效锥度踏面来匹配,车辆具有较好的锥度健壮性。两种组合都能实现较好的车辆系统悬挂参数健壮性。将该方法应用到高速列车悬挂参数的设计中,对提高高速列车横向稳定性具有重要的价值。

摘要：列车车轮多边形磨耗会显著加大轮轨相互作用力和转向架关键部件振动幅度,恶化车辆系统和轨道部件的工作环境,严重时将会威胁到行车安全。基于三维车辆-轨道耦合动力学模型,用谐波叠加法模拟车轮多边形磨耗,作为车辆轨道耦合动态行为分析时的激励输入,计算车轮多边形磨耗阶次、车辆运行速度和运行里程对轮轨力的影响,并分析车轮多边形磨耗与轮轨力之间的相位关系;建立转向架系统高频振动全有限元模型,以时域轮轨力作为模型输入,分析车轮多边形磨耗参数对转向架轴箱、构架振动响应的影响。计算结果显示,随着列车运行速度、车轮多边形磨耗幅值和阶数的提高,轮轨垂向作用力波动范围和转向架振动响应均会显著增大。所得的结果可为高速列车车轮多边形形成的机理和抑制措施的进一步研究提供参考和指导。

摘要：燃料组件压紧板弹簧的刚度设计对其安全服役起着至关重要的作用。通过引入INCONEL 718合金的Johnson-Cook非线性本构关系,拟合了不同中子辐照剂量下INCONEL 718合金的Johnson-Cook非线性本构模型;建立了压紧板弹簧系统的有限元模型,开展了不同因素对压紧板弹簧刚度特性的影响研究。结果表明:温度、加载次数、幅值的增大会导致压紧板弹簧在循环加载下出现不同程度的软化,而加载速率的增大会使压紧板弹簧的刚度出现硬化。本文研究可为燃料组件中的压紧板弹簧刚度设计提供参考。

摘要：为研究等效锥度非线性特性对车辆系统动力学和磨耗性能的影响,提出可以用于踏面优化设计的非线性特性建议指标。通过对轮轨关系进行细致推导,应用踏面逆向设计快速递推算法,得到具有不同等效锥度非线性特性的踏面,对不同踏面的轮轨关系进行分析。建立车辆系统动力学模型和基于Archard理论的磨耗预测模型,对不同非线性特性踏面的临界速度、横向平稳性、磨耗性能进行对比分析。研究结果表明:非线性因子值过高或过低都会导致临界速度下降,但该指标过高对临界速度影响更大,最大降幅可达20%;等效锥度非线性特性还会影响到踏面的磨耗发展,踏面的初始非线性因子越高,名义等效锥度在磨耗过程中的增长越慢,对延长车轮服役周期是有利的。综合动力学性能及磨耗性能,建议高速列车踏面的非线性因子应取尽可能接近于0的负值。在这一结论的指导下,对S1002CN踏面进行优化设计,得到名义等效锥度为0.1,等效锥度非线性因子为0.013(与S1002CN持平)、-0.002的优化踏面S1002CN_opt1、S1002CN_opt2,优化踏面S1002CN_opt2与S1002CN相比临界速度和横向平稳性有所优化,同时磨耗性能也有所提升。S1002CN_opt2与S1002CN_opt1之间的等效锥度非线性关系在动力学性能及磨耗性能中的表现证明以等效锥度非线性因子限值指导踏面进行优化设计的可行性,研究结果可为踏面设计及轮轨关系研究提供参考。

摘要：城市轨道交通应用范围越来越广,除市内运行要求外,目前还出现了市郊运行(运行速度达到120 km/h)需求。为解决目前城市轻轨列车的跨线提速运营能力不足问题,提出一种跨线提速带摇枕轻轨转向架结构方案,并对其动力学性能进行了研究。该方案主要在车体与构架之间增加了摇枕结构,以实现车体构架摇头运动约束解耦与回转阻尼的非线性。在对转向架结构分析的基础上,对于无摇枕转向架与带摇枕转向架构架、摇枕与车体进行受力分析,并建立5模块低地板轻轨列车动力学模型,分析两种转向架新轮、磨耗轮状态下的稳定性、平稳性、安全性(包括R350大半径曲线与R50小半径曲线)与回转阻力系数。结果表明:由于转向架摇枕带来的回转阻力的非线性特性,带摇枕转向架的稳定性、平稳性与大、小半径下曲线通过安全性均优于无摇枕转向架。该转向架既可胜任市郊高速运行的要求(保证120 km/h运行),又能胜任市内小半径曲线安全通行的要求(安全通过R50),为跨线提速运营提供了保障。

摘要：针对我国高速铁路存在的两种典型的钢轨打磨偏差,建立了我国某型动车组车辆多体动力学模型,仿真分析了轨肩过度打磨和轨头过度打磨对轮轨接触匹配关系、车辆稳定性及车辆运行品质的影响。结果表明:当轨肩过度打磨时,轮轨接触点位置会偏向于踏面外端和轨头部分,导致等效锥度变小,容易诱发一次蛇行(即"晃车")现象,在一次蛇行对应的速度区间,车辆横向加速度增大,平稳性更差;而当轨头过度打磨时,轮轨接触点位置会集中在踏面喉根圆部分和轨肩部分,引起等效锥度异常增大,引发车辆二次蛇行失稳,容易触发动车组构架横向加速度"报警"。因此,为了提高动车组稳定性,改善运营品质,在钢轨打磨过程中,应该严格控制打磨精度,以标准廓形为目标廓形。

摘要：变轨距技术是实现不同轨距铁路联运的重要手段,我国相关研究仍在起步阶段。基于显式有限元法,建立包含渐开线花键副的三维变轨距轮对-轨道耦合瞬态分析模型,于时域内模拟速度高至400km/h下的瞬态轮轨滚滑和花键间动态接触行为及其相互影响。模型充分考虑轮轨和花键副三维几何、系统高频结构振动等,引入时变牵引/制动转矩,采用集成库仑摩擦定律的"面-面"接触算法求解轮轨接触和花键接触。假设圆柱直齿渐开线花键,齿数取32,齿侧间隙恒0.1mm,无激励下模拟结果表明,花键副的存在使得轮轨力波动范围大于传统轮对,例如,400km/h下法向轮轨力波动幅值增加静载的3.7%。时速400km/h和牵引系数0.05下,内外花键的径向和角向偏置使得花键左、右两侧各存在1个位置相对固定的承载区,各涉及5~6个键齿,承载面分别为II和I键齿工作面。瞬态法、切向接触应力极值发生在靠近一系悬挂侧的齿根或齿顶部,典型值分别为102MPa和4.6MPa,任一键齿的应力极值因不断有键齿进出承载区而波动上升和下降。牵引系数0.3时,左侧承载区消失,右侧承载区扩至18个键齿,相同时刻下的法、切向接触应力极值因承载齿数和总接触面积增加变为89MPa和5.2MPa。为变轨距机构中花键的强度和动力学分析及相关设计提供精确模拟手段。

摘要：载荷是铁道车辆转向架抗疲劳设计的基本输入,梳理现有标准载荷定义方法和阐明标准载荷与实际服役载荷的差异,对铁道车辆转向架抗疲劳设计具有重要意义。基于此,梳理铁道车辆转向架部件振动疲劳失效的普遍特点、主要诱因及解决方案;从动力学角度阐释转向架构架主体载荷的定义方法,提出实测载荷谱向标准三阶段载荷系数的转化方法,探讨浮沉和侧滚载荷系数的安全裕量;针对转向架附属部件振动谱,探明标准轴箱振动谱与实测振动谱的差异性。结果表明:转向架失效的部件主要以附属部件为主,轮轨高频振动导致的结构共振是转向架部件振动疲劳失效的主要诱因。标准定义的车辆浮沉系数相比实际服役条件具有较高的安全裕量,侧滚载荷系数受车辆稳定性影响较大;现有标准转向架轴箱振动谱低估了高频范围的振动能量,提出了考虑轮轨多特征频带的轴箱振动平直谱定义方法。针对转向架振动疲劳载荷定义的相关讨论,为铁道车辆转向架振动疲劳正向设计提供理论参考。

摘要：针对我国动车组轴箱振动特性及实测加速度功率谱密(Power Spectral Density,PSD)不明确等问题,在我国多条线路上开展轴箱振动试验,获取各个线路轴箱振动加速度数据。通过滑窗计算并拟合峭度、偏斜度两个非高斯参数的分布形式。采用约翰逊拟合对非正态分布的PSD样本进行谱归纳,获得轴箱实测功率谱密度,与IEC 61373标准进行对比分析。结果表明:轴箱振动加速度信号有着明显的超高斯特性,其中峭度分布符合对数正态分布,且进行曲线平移后拟合效果较好;高斯混合模型对偏斜度分布有着较好的拟合。通过对5条线路实测功率谱密度的统计结果可知,标准值与实测功率谱密度差异较大,各线路在500~1000 Hz高频振动能量大于标准值;在5~300 Hz低频振动能量小于标准值。将统计结果作为轴箱附属部件的载荷输入,为轴箱附属部件进行考虑线路非高斯特性的疲劳可靠性设计和振动试验提供理论指导。