摘要：根据中国标准地铁列车时速80 km B型车的设计要求和相关标准建立车辆动力学模型,基于车辆系统模态特性与运行速度、悬挂参数的相关性,利用傅里叶幅值扩展法对不同变量因子的灵敏度进行分析。依据动力学指标建立优化设计模型,对一系悬挂参数和二系悬挂参数进行优化组合,利用优化后的悬挂参数对车辆在不同工况下的动力学性能进行评估,并结合“车辆-轨道”耦合动力学模型,简要分析了车体和转向架模态对车辆平稳性和振动的影响。计算结果表明,基于优化后的悬挂参数,中国标准地铁列车时速80 km B型车的各项动力学性能满足标准和设计要求,车体和转向架的耦合性较弱,车辆系统有一定的安全裕量。

摘要：以某地铁钢轨探伤车为研究对象,利用多体动力学软件UM建立车辆-轨道耦合动力学模型,分析探伤车在直线、曲线两种工况下的运行平稳性、安全性和曲线通过能力,为后续悬挂参数多目标优化提供原始数据支撑。基于MATLAB编程建立UM-ISight联合仿真平台,在ISight中以转向架一、二系悬挂刚度、阻尼等为目标参数,通过最优拉丁超立方法进行参数组合样本设计,并在此基础上构建符合精度要求的径向基函数神经网络(RBF-NN)近似模型,最后通过多目标优化算法NSGA-Ⅱ对近似模型进行寻优计算,得到最优的转向架悬挂参数组合。结果表明,所建近似模型具有较高的拟合精度,优化后车辆平稳性指标都得到明显改善,最多可降低35.39%,且车辆的脱轨系数、轮轨横向力、轮轴横向力、轮重减载率等曲线通过性能指标也有不同程度好转。

摘要：研究目的:为分析悬挂式单轨车辆通过曲线时的横向稳定性问题,基于国内某型悬挂式单轨系统,采用多体动力学软件Universal Mechanism建立60自由度的车-线系统动力学模型,以车体和摇枕为主要研究对象,探索车辆横向偏角在不同减振装置参数下的变化特性。研究结论:(1)横/垂向减振器阻尼、空气弹簧水平/垂向阻尼参数的变化对悬挂式单轨车体和摇枕的横向晃动几乎没有抑制作用;(2)降低空气弹簧水平刚度有利于减缓车辆的横向晃动,而减小垂向刚度会进一步增大晃动的可能性;(3)若考虑在摇摆减振器处并联钢弹簧,其刚度的增加有利于减小车体和摇枕的最大横向偏角,而摇摆减振器阻尼的增大则侧重于减少车体和摇枕的振动周期数,因此应综合考虑摇摆减振器阻尼、刚度参数设计,以有效提升旅客舒适度体验;(4)本研究成果可为悬挂式单轨车辆悬挂参数优化及线路设计提供一定的参考。

摘要：为改善高速列车运行舒适度和车下悬挂设备的振动水平,建立了车辆-设备系统垂向动力学模型,推导了车辆系统振动加速度频率响应函数;结合轨道不平顺激励谱函数计算了车下悬挂设备振动加速度均方根,联合人体舒适度加权滤波函数计算了车体振动参考点的垂向舒适度指标;引入目标级联分析(ATC)法逐层分解车辆-设备系统振动指标,构建了车辆-设备系统两层指标分解数学模型,采用指数罚函数策略协调两层振动指标之间的耦合问题;提出了以车辆运行舒适度和车下悬挂设备振动加速度为指标的多目标优化方法,建立了以车下设备悬挂刚度和阻尼为设计变量的优化模型;联合车下设备悬挂参数动力吸振器(DVA)设计法对比探讨了ATC法在复杂车辆系统参数优化设计中的应用效果。分析结果表明:与DVA设计法相比,ATC法优化后车辆中部舒适度在300 km·h;工况下提高了8.5%,设备振动水平减小了约20%;在全速域区间,ATC法对车体中部的振动衰减是DVA设计法的2倍,且对设备的振动衰减比DVA设计法大4.5 dB;与优化前相比,ATC法优化后车辆中部舒适度指标最大提升了15%,设备振动加速度减小了0.18 m·s;。由此可见,ATC法可以运用于复杂轨道车辆结构参数优化设计中,能有效改善车辆系统的振动水平,也可为车下设备悬挂参数优化设计提供指导。

摘要：为了优化牵引变压器悬挂参数,建立了车辆设备21自由度刚柔耦合系统模型,并基于新型快速显式数值积分法求解了车辆和牵引变压器的振动响应;计算了车辆系统在不同速度等级下的舒适度指标和设备振动烈度,确定了变压器最优悬挂频率;建立了变压器数学模型与车辆设备刚柔耦合模型,结合最优悬挂频率、振动烈度、舒适度指标、隔振器动态作用力以及变压器悬挂模态与车辆地板局部模态匹配指标对隔振器参数在动态条件下进行多目标优化,计算了牵引变压器隔振器最优参数。研究结果表明:当牵引变压器悬挂频率比为0.82～0.98时,车辆舒适度低于2,设备振动烈度低于4.5mm·s-1,满足相关规范要求;经过优化最终确定第1组隔振器垂向刚度、三组隔振器刚度比、每组隔振器三向刚度比分别为2 142N·mm-1、1∶1.3∶2.5、1.7∶0.5∶1,与变压器原始悬挂方案相比优化后变压器振动烈度最大降低42%(在速度高于200km·h-1条件下),车辆一位端、中部、二位端舒适度指标平均提升3.53%、3.45%、2.01%,第1、4隔振器垂向作用力平均降低13.3%,第2、5隔振器垂向作用力平均降低3.8%,第3、6隔振器垂向作用力平均降低20.9%。可见,优化后车辆舒适度、设备振动烈度和隔振器垂向动态作用力均有较好改善。

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：以某地铁列车头车为研究对象,采用有限元软件HYPERMESH,ANSYS及动力学软件UM,建立考虑弹性车体的车辆—轨道刚柔耦合系统动力学模型;通过对比相同工况下车辆刚柔耦合模型和多刚体模型,研究车体的弹性振动对车辆平稳性的影响;在此基础上,采用多学科优化软件Isight,融合最优拉丁超立方试验技术、径向基函数神经网络代理模型技术和多目标遗传算法NSGA-Ⅱ,以车体地板面上车辆横向、垂向平稳性指标为优化目标,以脱轨系数、轮重减载率、轮轨垂向力、轮轴横向力为约束条件,对转向架悬挂参数进行多目标优化设计。结果表明:当转向架一系弹簧水平和垂向刚度分别为1446.663和1556.253 kN·m^(-1),二系弹簧水平和垂向刚度分别为91.005和161.190 kN·m^(-1),一系垂向阻尼为12.970 kN·s·m^(-1),二系垂向和横向阻尼分别为22.807和19.497 kN·s·m^(-1)时车辆动力学特性得到显著改善,且车体前端、中部和后端垂向平稳性指标优化率分别达到8.849%,8.922%和10.038%。

摘要：为快速获得改善车辆横向平稳性的最优悬挂参数,提出基于自适应模拟退火算法和非线性序列二次规划算法的组合优化策略对动车组悬挂参数进行优化设计。建立动车组动力学模型,利用最优拉丁超立方抽样方法选取对横向平稳性影响较大的悬挂参数作为设计变量;以横向平稳性为目标函数构建Kriging代理模型,并利用可决系数检验代理模型精度;采用自适应模拟退火算法对代理模型进行全局范围内初步寻优,在初步最优解的基础上采用非线性序列二次规划算法进行局部空间精确求解。研究结果表明,基于Kriging代理模型和组合优化策略的优化效率明显提高,车辆横向平稳性得到显著改善,并且优化前后运行稳定性均满足要求。

摘要：为获得最优的变压器悬挂参数,基于多激励条件对其参数选择进行研究。首先建立高速列车-变压器耦合系统动力学模型,利用新型快速显示数值积分法求解车辆系统振动响应;然后依据车辆舒适度指标和变压器振动烈度计算结果,探究车辆系统振动指标随变压器悬挂参数变化规律;最后依据变压器悬挂参数对系统振动特性的影响规律确定变压器最佳悬挂参数。研究结果表明:变压器悬挂于中部能明显改善中部舒适度,且悬挂阻尼比对车辆舒适度和设备振动烈度影响不明显;当悬挂频率比大于1.4,车辆舒适度不再随悬挂频率比变化而变化;变压器悬挂频率比为0.9~1.1时,车辆乘坐舒适性和变压器振动水平都有较好的表现。研究成果可以为变压器的最优悬挂参数设计提供指导。

摘要：以某轨道工程车为研究对象,利用Solidworks建立转向架刚性模型,对该模型进行网格划分后,使用ANSYS和SIMPACK建立包含柔性转向架的刚柔耦合动力学模型,研究转向架弹性变形对车辆直线运行稳定性、曲线通过性能和车辆运行平稳性的影响。以轴箱定位节点横向、垂向刚度,一系悬挂横向、垂向刚度,二系悬挂横向、垂向刚度为设计变量,设计拉丁超立方试验,利用RBF神经网络和NSGA-Ⅱ算法对横向、垂向平稳性指标,脱轨系数和轮轨横向力进行多目标优化。结果表明:轴箱定位节点横向、垂向刚度为5775 kN/m、11419 kN/m,一系悬挂横向刚度、垂向刚度为6042 kN/m、7834 kN/m,二系悬挂横向、垂向刚度为152 kN/m、158 kN/m时车辆动力学性能得到显著改善。