地铁振源系统参数影响

1、地，铁振7京系名嗷影1地铁列车一轨道振动本文将列车和轨道2个合的系统将轮轨问相2个子系统的纽带轨道结构上的动态运行用特性以及列车对线列车以一止速度通过轨系统的耦合振动通过系而言地铁列车一轨道向、横向和纵向3个方的纵向耦合效应较弱于运动的列车其移动激扰比横向要大的多列车一轨道垂向系统模算011地铁列车模型假和轮对均为刚体；且不向的振动;车体和转向2个自由度每个轮对响数值模型子系统视为一个相互耦互作用关系作为连接这综合考察列车在弹性行为和轮轨动态相互作路的动态作用规律0当道时列车系统和轨道统各部传递输出0一股耦合振动可以分为垂向0由于轮轨滚动产生可视为准静态作用对轴重对下部地基的竖向因此本文只建立

2、地铁型进行振动分析和计止列车的车体、转向架考虑二者沿车体纵轴方架都只考虑讥浮和占八、头只考虑讥浮自由度因此列车模型简化为2计算自由度为100模型Mt和Mw分别为车体、刖县里kg；（Csz和Cpz分别为列尼N?jm;lKpz和Ksz分别为度N/m邛c和t12为移rad;；Zt12、Zw14对和车体的竖向位移架构架占八、头惯县里kg?m2;不平顺m；P14为四N0地铁列车垂向系统系统来考虑0系统方程一应用D，Alembert原理而型参考文献012轨道模型在模型拟混凝土支承块简化支承块下橡胶垫、橡胶阻尼单元如图2所示轨质县里kg/m】闫为钢轨抗和Cf分别为轨下胶垫、个转向架的4轴客车如图1所示0文中

3、:Mc、后转向架构架和轮对质车一系和一系悬挂阻列车一系和一系悬挂刚车体和转向架占八、头角位和Zc分别为转向架、轮m;Jc和Jt为车体和转向Zol4为四轮对下轨道轮对的轮轨作用力运动可以作为多刚体可以通过对各个刚体逐获日0地铁列车数学模中钢轨用Euer梁来模成质县里块单元轨下和套靴均分别简化成弹簧0文中:mr为单位长度钢弯刚度N/m2;Cp）、Cb、Cb块下胶垫、道床块和路基的垂向阻尼，N?s/m;Kp、Kb、Kbw和Kf分别为轨下胶垫、块下胶垫、道床块和路基的垂向刚度，N/m;Cpz和Kpz分别为列车一系悬挂阻尼和刚度；Mb和Ms分别为道床块和支承块的质量，kg;Zsi和Zr分别为第i号支承块

4、和钢轨的垂向位移m;P14为轮轨接受四轮对作用力，N1.2.1钢轨的振动方程将钢轨视为简支Euler梁，设轨道结构的振动位移变量为Zr(x,t),钢轨的弹性模量为E,截面惯性量为I则其振动微分方程为方程(3)为四阶偏微分方程，为了进行数值分析，将其转化为二阶常微分方程组，为此采用Ritz法。应用简支梁的正则振型函数，可得相应于本模型条件的钢轨振1.2.3道床的振动方程将道床分割成离散道床块，即一个支承块下方一个道床块，设第i号道床块，收到上方支承块对道床的作用力，下方路基对道床的作用力，左侧道床块和右侧道床块剪切作用力的作用，其振动微分方1*3系统矩阵的形成合系统的振动方程台匕目匕用中:M为系

5、统的质县里矩阵为系统的质里矩阵;X为不平顺位移向县里014地铁列车一轨道非线性弹性接触理论向作用力2参数取值2*1列车车辆与轨道号线工程可行性研究报用A型车或B型车列示轨道参数如表2所22块下胶垫的刚度究认为块下胶垫垂向18)x(108N/m之问且根果动静刚度比为1块下胶垫的材料和某城对垂向刚度值备选1X108尼值备选05X105、1X整个地铁列车一轨道耦以下矩阵形式表达为式；C为系统的阻尼矩阵；K系统广义位移向县里;X0为垂向耦合作用应用Hertz可以确止轮轨之问的垂参数据某城市地铁1告该城市地铁可台匕目匕采车计算参数如表1所示0和阻尼蔡成标等通过研静刚度合理范围在(1据橡胶垫板室内试验结1

6、150综合考虑市地铁设计参数本文、2X108和3X1081Vm;垂向阻105和2:10,5N?s/m02*3扣件参数某城市地铁扣件将比选采用DTDb型和DTH2型一股扣件和科1蛋等高弹性减振扣件故本文选取DT/I2型、DTm2型和科隆蛋024列车时速某城市地铁列车设止的最高时速80km/h本文选取20、40、60和80km/h这4种车速进行分析03振源系统的减振效台匕目匕与车体平稳性预测分析垂向加速度不仅台匕目匕够反映车体运行的平稳程度而且可以反映道床及轨道r作台匕目匕力；因此将垂向加速度作为振源振动控制评价的重要指标0且止义控制效台匕目匕=道床(车体)最大振动加速度轮对最大振动加速度X100

7、%）根据刖文介绍的垂向耦合振动理论用Malab软件编制程序0选用美国弟6级轨道不平顺功率谱在不同的列车时速下通过计算到车体、轮对和道床的最大垂向加速度进行分析031自振特性分析通过数值计算振源系统相关部分的自振特性如表3所示0从表3中可以看出一些规律:1)随着块下胶垫垂向刚度增大轨道结构的自振频率增大且与轮对的频率比均大于?2基本围02)随着扣件垂向刚增大0同样采用3种的共振范围台匕目匕进一步递03)A型车和B型车自开了两者的共振区域递保证了运行车体的32列车选型分析车车舒适度的最主要的指的平稳程度0当客车运动加速度来评止时GB5性台匕目匕评止和试验鉴止规低于1401(m/h时车体最大为其中:

8、Ariax为客车车体速;C为计算常数;垂向0035分别对应运行平格0当块下胶垫垂向刚尼选取11105jN?s/m扣件时通过计算出该在不同的车速下车体避开了与轮对的共振范度的增大自振频率也轨道扣件避开与轮对减少振源系统的振动传振频率均在2Hz以内避台匕目匕隔断振动向车体传稳止性0体振动加速度是评价列标也反映了车辆运行行平稳性按车体最大振5599-85铁道车辆动力学范规止当运行速度振动加速度应符合要求最大振动加速度；v为车振动0025、0030和稳性等级的优、良和合度值选取2X108rN/m;垂向阻选用DT的一股扣件城市地铁采用不同车型和道床的最大振动加速度如表4所示0从表4中可以看出一些规律:1

9、)无论何种车型振源系统的振动控制效台匕目匕均十分显者但随着车速的提高控制效台匕目匕有所减小02)A型车车体运行平稳性基本优于B型车且振动更小;在最高运行速度下B型车和A型车表现分别为及格和良好;随着车速下降车体运行平稳性等级有所提高当车速低于40km/h时两车体表现均为优级03)随着车速的提高车体最大振动加速度差距不断缩小究其原因是由于随着车速的提高车体振动频率逐渐远离车体自振频率所致04)B型车和A型车控制效台匕目匕差距不明显是由于两车体的自振频率避开了振源相关系统的共振范围可以认为无论采用A型车或B型车对振源系统振动控制贡献不明显033块下胶垫选用分析当车型选用B型车扣件选用DTTH2块下

10、胶垫垂向刚度设止为3卜J/m时阻尼选用不同数值时的控制效台匕目匕如图3所示;当车型选用B型车扣件选用DT42胶垫阻尼设止为1N，s/m时垂向刚度选用不同数值的控制效台匕目匕如图4所示0从图3和图4可以看出：1)无论块下胶垫阻尼和垂向刚度如何变化低速时控制效台匕目匕差距不明显随着车速的提高控制效台匕目匕不断地下降且差距r大；直至车速大于60km/h时控制效台匕目匕趋于稳止02)当块下胶垫垂向刚度一止时阻尼在合理范围内变化随着阻尼数值的提高控制效台匕目匕有较为明显的提高是由于较高的阻尼台匕目匕耗散更多的振动台匕目匕县里0对振动控制有一止贡献03)当块下胶垫阻尼一止时垂向刚度在合理范围内变化随着刚度

11、的降低控制效台匕目匕有所提高但提高不明显由于无论采用何种垂向刚度道床与轮对的频率比均大于?2因此可以认为垂向刚度的变化对振源系统的振动控制的贡献率不明显034扣件选用分析当车体选用B型车块下胶垫垂向刚度设止为3N/m阻尼设止为1Ns/m时当扣件选用一股扣件DTR2型、DTH2型和高弹性减振型扣件科隆蛋控制效台匕目匕如图5所示0从图5可以看出：1)无论采用何种扣件随着车速的提高控制效大直至车速大于60km/h止02)DTm2型扣件的型而科隆蛋在中高速种普通扣件这是由F低于2种普通扣件所致用2种一股扣件控制用高弹性减振扣件控此可以认为减振扣件的控制有一止的贡献率04结论与建议本文通过建立地铁列车统

12、采用该城市地铁h匚源参数通过对比振源稳性从效台匕目匕角度可地铁无论采用何种的振运行时振动向道床传播随着车速的提高逐渐下车但均台匕目匕达到合格水B型车对振源系统振动台匕目匕不断地下降且差距r时控制效台匕目匕趋于稳控制效台匕目匕略优FDTW2时的控制效台匕目匕更优于2科隆蛋的垂向刚度明显03)当车速较快时采效台匕目匕相差15%若采制效台匕目匕会提高约5%因选择对振源系统的振动一轨道垂向耦合振动系程使用拟选用的不同振系统振动控制和车体平到以下结论:1)当该城市源参数均台匕目匕良好阻隔02)列车的运行平稳性降A型车优FB型准;无论采用A型车或控制贡献均不明显03)随着车速的增加振动在到达60km/h后趋于稳止不同参数的地铁列车系明显随着车速的增加控制效台匕目匕差距也逐渐r效台匕目匕有一止的贡献率一股而车型与块下胶显05)由于