摘要：以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动为目的,建立了包含动力吸振器的车辆和轨道垂向振动的耦合模型,获得了耦合模型的垂向振动特性,进一步明确了轨道系统对车体垂向振动特性的影响,讨论了载客量和车速的变化对动力吸振器减振性能的影响,重点研究了考虑轨道系统影响后动力吸振器的设计方法,提出了一种新颖的考虑车速变化以及速度区间运行概率的动力吸振器的减振性能评价指标(DVA减振指标)。结果表明:轨道系统使轨道车体振动的峰值频率发生微小的偏移,改变了轨道车辆振动系统的振动特性,使车体垂向振动加剧;在车轨耦合作用下,动力吸振器的设计要综合考虑动力吸振器质量和设计频率的匹配,设计频率的阈值决定了动力吸振器是否减振,最佳设计频率决定了动力吸振器能否获得较好的减振效果。该项工作对包含动力吸振器的轨道车辆振动性能评价和分析具有重要的参考价值。

摘要：车轨耦合振动现象从磁浮列车诞生起,时至今日都没有解释清楚和彻底解决.如何合理的设计车辆和轨道,抑制车轨耦合振动成为磁浮列车系统研究的热点问题.本文建立了简化的车轨耦合系统数学模型,在单铁悬浮系统稳定性条件的基础上,基于奈奎斯特稳定性理论假设了系统相频曲线的变化规则,得到了车轨耦合系统稳定的充分性条件.文末最后证明假设是成立的,计算简化了系统稳定条件式,并以数值计算的方法验证了该稳定性条件的正确性.

摘要：针对具有奇异摄动特性的磁悬浮车轨耦合系统,利用几何方法设计了能够精确跟踪设计流形的复合控制算法。给出了基于弹性轨道的磁悬浮车轨耦合系统模型,说明电磁线圈电感导致的系统奇异摄动特性。介绍了精确设计流形算法的具体步骤,并以线性流形为例,给出了基于快慢结合的磁悬浮车轨耦合系统复合控制算法的设计过程。仿真结果说明该算法能够保证系统慢流形最终无误差跟踪线性设计流形,并实现车辆结构与轨道的单向解耦。该算法可以进一步推广到其他各种设计流形,从而提高磁悬浮系统的稳定性与抗干扰性。

摘要：浮置板轨道(floating slab track, FST)对低频车轨耦合振动具有放大作用,由此引起的低频环境振动难以解决。引入惯性增强动力吸振系统(inerter enhanced dynamic vibration absorber, IDVA),提出带有IDVA的FST,即FST-IDVA,以减小列车移动荷载下的低频振动影响。理论分析给出浮置板轨道结构等效单自由度系统;考虑轮轨激励随机性,应用H_(2)优化理论给出IDVA的设计参数理论解;开发一种Matlab-Ansys联合仿真技术,应用该技术计算8编组列车运行过程中的车轨耦合动力响应。对比无动力吸振器和普通动力吸振器,验证惯性增强动力吸振器对浮置板轨道低频振动的抑制性能。研究结果表明,移动车辆荷载作用下,应用惯性增强动力吸振器后,FST板在其基频处加速度响应、钢弹簧支反力、单块板传往基础的合力均得到有效减小。惯容器的动态质量效果使吸振器与FST之间的相对位移减小大于50%。该技术可在浮置板轨道有限空间内实现更好的低频减振性能。

摘要：研究目的:某城市地铁正在建设,为取得较为可靠的地铁运行对邻近建筑振动影响的预测精度,有必要对地质条件较为特殊的该城市地铁沿线开展特定研究。本文针对该城市中软Ⅲ类场地土,建立地铁列车-轨道垂向耦合振动数值模型及隧道-土体-建筑有限元模型,参考该城市地铁参数,对邻近地铁的一般建筑在地铁运行时的振动响应作出理论预测。研究结论:(1)地铁邻近建筑的振动主频体现为结构的自振频率,且建筑低层存在地铁激励的中高频反弹区;(2)列车车速和单双线运行将显著干预邻近建筑的振动响应峰值,但对建筑的振动形态无明显影响;(3)多层建筑至隧道中心水平距离在5 m范围内,小高层与高层建筑在10 m范围内或30~40 m的振动放大区内,车速超过60 km/h时,邻近建筑全部或部分楼层振动响应可能超越相关振动限值,需进一步考虑减振控制;(4)该研究结论可为地质条件相似地区的地铁设计施工及未来的振动控制提供理论和技术支持。

摘要：纵连板等无砟轨道的疲劳损伤与列车动载作用密切相关,特别是动荷载作用时,将在作用点附近形成较高的应变率及梯度分布,是造成无砟道床动力损伤不可忽视的因素。为研究纵连板在高速列车荷载作用下的应变分布规律,基于车-轨耦合作用动力学理论及模型,研究轨道结构混凝土应变速率演变规律及影响因素。结果表明:轨道结构应变率随窄接缝尺寸和砂浆层弹性模量增大而减小;轨道结构沿垂向应变率变化较纵、横向更为敏感;轨道板等结构受拉区应变率远大于受压区;列车荷载作用下砂浆层应变率最大值为2.193×10^(-3)/s,窄接缝位置处应变率最大值达到1.096×10^(-3)/s,二者均明显大于轨道结构其余部分,建议进行纵连式轨道动力研究时宜着重关注窄接缝和砂浆层的动态应变变化。

摘要：以减少城市轨道车辆的轮对垂向振动为目的,建立了包含轮对吸振器的车辆-轨道耦合模型,提出了一种新颖的采用轮对吸振器的车轮减振方法。通过对轮对吸振器曲轴反“U”字形的设计实现了吸振器可安装在轮对上的物理模型,并对轮对吸振器的参数进行理论设计,讨论了吸振器的质量比对其减振性能的影响。利用轮对垂向振动加速度及轮轨动作用力指标分析采用吸振器前后轮对的垂向振动特性,获得了轮对吸振器的减振效果;根据城市轨道交通车辆运行速度变化频繁的特点,获得了不同速度工况下吸振器的减振效果。研究结果表明:在车辆速度为80 km/h的运行条件下,轮对垂向振动峰值频率处的减振效果可达39.2%;在其他速度工况下,轮轨动作用力都被很好地抑制,并且车速越高,吸振器的减振效果越明显。因此,轮对吸振器能够有效降低轮对的垂向振动,改善轮轨相互关系,具有较好的减振效果,对于提高城市轨道车辆运行的平稳性具有一定参考价值。

摘要：牵引齿轮齿轨作用系统是齿轨列车在大坡度地段运行时的主要承载结构,其动态啮合状态将对齿轨列车安全平稳运行有较大影响。围绕国内首条齿轨列车试验线工程,基于多体动力学理论及齿轮传动动力学理论,以Strub齿轨结构为研究对象,进一步建立了具有35个自由度的车辆-齿轨系统耦合动力学模型。采用美国五级谱为不平顺激励输入,重点探究了坡度、运行速度对齿轨啮合力及接触压力的影响规律,对比分析了不同齿形及实际啮合中心距下的齿轨动力特性。研究结果表明:同等坡度下齿轨动力特性随着速度的提升逐渐恶化,坡度越大则动力响应越明显;斜齿作用下的齿轨动力响应小于直齿系统,啮合力及接触压力分别降低33.51%与38.97%;牵引齿轮与齿轨间的实际啮合中心距越小,则动力响应越大,最大增幅约为22.06%。

摘要：以车辆-轨道耦合动力学理论为基础,结合移动式线路动态加载试验车在京广高铁线路测试的试验数据,利用有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK建立联合仿真模型,分析运行速度为200,250,300,350 km/h时,不同轨道整体刚度下车辆和轨道的动力性能。计算结果表明:车辆运行速度为300 km/h时,轨道整体刚度宜控制在75~100 k N/mm;车辆运行速度为250或200 km/h时,轨道整体刚度宜控制在65~100 k N/mm。研究结果可为高速铁路线路的养护维修更加合理的轨道刚度设计提供依据。

摘要：与传统客运列车相比,货运列车车型、编组、载重、运行车速的不同,其环境振动随机特性显著不同,且可能对沿线敏感目标造成更多振动影响。为对比分析客运列车、货运列车振源特性及其环境振动特性的差异,根据传递矩阵、傅里叶积分变换及坐标变换等方法,采用移动荷载状态激振,利用基于周期–无限结构理论建立的频域车轨动力耦合模型,计算得到4种不同车型(客运列车YZ22、货运列车C62A、C70、C80)作用下轨道扣件上的动荷载。建立轨道–路基–地层动力有限元分析模型,通过输入列车动荷载,在时域和频域下对比客运列车、货运列车通过时引起的地表振动响应特性。研究分析得到了不同列车作用下振动波在土层中的传播特点。研究表明,在相同运行速度条件下,由于列车的轴重、轴距、动力参数等的不同,轮轨动力相互作用引起的扣件上的动力荷载具有明显的差异,随着轴重的增加,振动低频成分增多,列车运行引起的环境振动水平也逐渐增加,轴重越大,振动波传播距离越远,振动衰减越慢。Compared with traditional passenger trains, environmental vibration property induced by freight trains is significantly different due to vehicle types, vehicle marshalling, load capacity, and operating speed. Freight trains may cause more vibration effects on sensitive targets along railways. In order to compare the dynamic property of vibration source and environmental vibration, the coupled vehicle-rail model is established in the frequency domain based on periodic theory. According to the transfer matrix, Fourier integral transform, and coordinate transformation methods, the vehicle-rail model is excited by the moving load. Dynamic loads acting on the fasteners of 4 vehicle types (passenger train YZ22, freight train C62A, C70, C80) are obtained based on the vehicle-rail model. Based on the finite element model of track soil, the dynamic property of ground vibration induced by passenger trains and freight trains is analyzed in the time domain and frequency domain. Several conclusions are obtained as follows. Dynamic load acting on fasteners caused by wheel-rail interaction is significantly different due to the difference between axle load, axle distance, and dynamic parameters in different trains under the same operating vehicle. With the increase in axle load, low-frequency vibration and environmental vibration become larger. The greater the axle load, the further the vibration wave propagates and the slower the vibration damping.