地鐵振源系統(tǒng)參數(shù)影響

1、地，鐵振7京系名嗷影1地鐵列車一軌道振動(dòng)本文將列車和軌道2個(gè)合的系統(tǒng)將輪軌問相2個(gè)子系統(tǒng)的紐帶軌道結(jié)構(gòu)上的動(dòng)態(tài)運(yùn)行用特性以及列車對(duì)線列車以一止速度通過軌系統(tǒng)的耦合振動(dòng)通過系而言地鐵列車一軌道向、橫向和縱向3個(gè)方的縱向耦合效應(yīng)較弱于運(yùn)動(dòng)的列車其移動(dòng)激擾比橫向要大的多列車一軌道垂向系統(tǒng)模算011地鐵列車模型假和輪對(duì)均為剛體；且不向的振動(dòng);車體和轉(zhuǎn)向2個(gè)自由度每個(gè)輪對(duì)響數(shù)值模型子系統(tǒng)視為一個(gè)相互耦互作用關(guān)系作為連接這綜合考察列車在彈性行為和輪軌動(dòng)態(tài)相互作路的動(dòng)態(tài)作用規(guī)律0當(dāng)?shù)罆r(shí)列車系統(tǒng)和軌道統(tǒng)各部傳遞輸出0一股耦合振動(dòng)可以分為垂向0由于輪軌滾動(dòng)產(chǎn)生可視為準(zhǔn)靜態(tài)作用對(duì)軸重對(duì)下部地基的豎向因此本文只建立

2、地鐵型進(jìn)行振動(dòng)分析和計(jì)止列車的車體、轉(zhuǎn)向架考慮二者沿車體縱軸方架都只考慮譏浮和占八、頭只考慮譏浮自由度因此列車模型簡(jiǎn)化為2計(jì)算自由度為100模型Mt和Mw分別為車體、刖縣里kg；（Csz和Cpz分別為列尼N?jm;lKpz和Ksz分別為度N/m邛c和t12為移rad;；Zt12、Zw14對(duì)和車體的豎向位移架構(gòu)架占八、頭慣縣里kg?m2;不平順m；P14為四N0地鐵列車垂向系統(tǒng)系統(tǒng)來考慮0系統(tǒng)方程一應(yīng)用D，Alembert原理而型參考文獻(xiàn)012軌道模型在模型擬混凝土支承塊簡(jiǎn)化支承塊下橡膠墊、橡膠阻尼單元如圖2所示軌質(zhì)縣里kg/m】閆為鋼軌抗和Cf分別為軌下膠墊、個(gè)轉(zhuǎn)向架的4軸客車如圖1所示0文中

3、:Mc、后轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和輪對(duì)質(zhì)車一系和一系懸掛阻列車一系和一系懸掛剛車體和轉(zhuǎn)向架占八、頭角位和Zc分別為轉(zhuǎn)向架、輪m;Jc和Jt為車體和轉(zhuǎn)向Zol4為四輪對(duì)下軌道輪對(duì)的輪軌作用力運(yùn)動(dòng)可以作為多剛體可以通過對(duì)各個(gè)剛體逐獲日0地鐵列車數(shù)學(xué)模中鋼軌用Euer梁來模成質(zhì)縣里塊單元軌下和套靴均分別簡(jiǎn)化成彈簧0文中:mr為單位長(zhǎng)度鋼彎剛度N/m2;Cp）、Cb、Cb塊下膠墊、道床塊和路基的垂向阻尼，N?s/m;Kp、Kb、Kbw和Kf分別為軌下膠墊、塊下膠墊、道床塊和路基的垂向剛度，N/m;Cpz和Kpz分別為列車一系懸掛阻尼和剛度；Mb和Ms分別為道床塊和支承塊的質(zhì)量，kg;Zsi和Zr分別為第i號(hào)支承塊

4、和鋼軌的垂向位移m;P14為輪軌接受四輪對(duì)作用力，N1.2.1鋼軌的振動(dòng)方程將鋼軌視為簡(jiǎn)支Euler梁，設(shè)軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移變量為Zr(x,t),鋼軌的彈性模量為E,截面慣性量為I則其振動(dòng)微分方程為方程(3)為四階偏微分方程，為了進(jìn)行數(shù)值分析，將其轉(zhuǎn)化為二階常微分方程組，為此采用Ritz法。應(yīng)用簡(jiǎn)支梁的正則振型函數(shù)，可得相應(yīng)于本模型條件的鋼軌振1.2.3道床的振動(dòng)方程將道床分割成離散道床塊，即一個(gè)支承塊下方一個(gè)道床塊，設(shè)第i號(hào)道床塊，收到上方支承塊對(duì)道床的作用力，下方路基對(duì)道床的作用力，左側(cè)道床塊和右側(cè)道床塊剪切作用力的作用，其振動(dòng)微分方1*3系統(tǒng)矩陣的形成合系統(tǒng)的振動(dòng)方程臺(tái)匕目匕用中:M為系

5、統(tǒng)的質(zhì)縣里矩陣為系統(tǒng)的質(zhì)里矩陣;X為不平順位移向縣里014地鐵列車一軌道非線性彈性接觸理論向作用力2參數(shù)取值2*1列車車輛與軌道號(hào)線工程可行性研究報(bào)用A型車或B型車列示軌道參數(shù)如表2所22塊下膠墊的剛度究認(rèn)為塊下膠墊垂向18)x(108N/m之問且根果動(dòng)靜剛度比為1塊下膠墊的材料和某城對(duì)垂向剛度值備選1X108尼值備選05X105、1X整個(gè)地鐵列車一軌道耦以下矩陣形式表達(dá)為式；C為系統(tǒng)的阻尼矩陣；K系統(tǒng)廣義位移向縣里;X0為垂向耦合作用應(yīng)用Hertz可以確止輪軌之問的垂參數(shù)據(jù)某城市地鐵1告該城市地鐵可臺(tái)匕目匕采車計(jì)算參數(shù)如表1所示0和阻尼蔡成標(biāo)等通過研靜剛度合理范圍在(1據(jù)橡膠墊板室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)1

6、150綜合考慮市地鐵設(shè)計(jì)參數(shù)本文、2X108和3X1081Vm;垂向阻105和2:10,5N?s/m02*3扣件參數(shù)某城市地鐵扣件將比選采用DTDb型和DTH2型一股扣件和科1蛋等高彈性減振扣件故本文選取DT/I2型、DTm2型和科隆蛋024列車時(shí)速某城市地鐵列車設(shè)止的最高時(shí)速80km/h本文選取20、40、60和80km/h這4種車速進(jìn)行分析03振源系統(tǒng)的減振效臺(tái)匕目匕與車體平穩(wěn)性預(yù)測(cè)分析垂向加速度不僅臺(tái)匕目匕夠反映車體運(yùn)行的平穩(wěn)程度而且可以反映道床及軌道r作臺(tái)匕目匕力；因此將垂向加速度作為振源振動(dòng)控制評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)0且止義控制效臺(tái)匕目匕=道床(車體)最大振動(dòng)加速度輪對(duì)最大振動(dòng)加速度X100

7、%）根據(jù)刖文介紹的垂向耦合振動(dòng)理論用Malab軟件編制程序0選用美國(guó)弟6級(jí)軌道不平順功率譜在不同的列車時(shí)速下通過計(jì)算到車體、輪對(duì)和道床的最大垂向加速度進(jìn)行分析031自振特性分析通過數(shù)值計(jì)算振源系統(tǒng)相關(guān)部分的自振特性如表3所示0從表3中可以看出一些規(guī)律:1)隨著塊下膠墊垂向剛度增大軌道結(jié)構(gòu)的自振頻率增大且與輪對(duì)的頻率比均大于?2基本圍02)隨著扣件垂向剛增大0同樣采用3種的共振范圍臺(tái)匕目匕進(jìn)一步遞03)A型車和B型車自開了兩者的共振區(qū)域遞保證了運(yùn)行車體的32列車選型分析車車舒適度的最主要的指的平穩(wěn)程度0當(dāng)客車運(yùn)動(dòng)加速度來評(píng)止時(shí)GB5性臺(tái)匕目匕評(píng)止和試驗(yàn)鑒止規(guī)低于1401(m/h時(shí)車體最大為其中:

8、Ariax為客車車體速;C為計(jì)算常數(shù);垂向0035分別對(duì)應(yīng)運(yùn)行平格0當(dāng)塊下膠墊垂向剛尼選取11105jN?s/m扣件時(shí)通過計(jì)算出該在不同的車速下車體避開了與輪對(duì)的共振范度的增大自振頻率也軌道扣件避開與輪對(duì)減少振源系統(tǒng)的振動(dòng)傳振頻率均在2Hz以內(nèi)避臺(tái)匕目匕隔斷振動(dòng)向車體傳穩(wěn)止性0體振動(dòng)加速度是評(píng)價(jià)列標(biāo)也反映了車輛運(yùn)行行平穩(wěn)性按車體最大振5599-85鐵道車輛動(dòng)力學(xué)范規(guī)止當(dāng)運(yùn)行速度振動(dòng)加速度應(yīng)符合要求最大振動(dòng)加速度；v為車振動(dòng)0025、0030和穩(wěn)性等級(jí)的優(yōu)、良和合度值選取2X108rN/m;垂向阻選用DT的一股扣件城市地鐵采用不同車型和道床的最大振動(dòng)加速度如表4所示0從表4中可以看出一些規(guī)律:1

9、)無論何種車型振源系統(tǒng)的振動(dòng)控制效臺(tái)匕目匕均十分顯者但隨著車速的提高控制效臺(tái)匕目匕有所減小02)A型車車體運(yùn)行平穩(wěn)性基本優(yōu)于B型車且振動(dòng)更小;在最高運(yùn)行速度下B型車和A型車表現(xiàn)分別為及格和良好;隨著車速下降車體運(yùn)行平穩(wěn)性等級(jí)有所提高當(dāng)車速低于40km/h時(shí)兩車體表現(xiàn)均為優(yōu)級(jí)03)隨著車速的提高車體最大振動(dòng)加速度差距不斷縮小究其原因是由于隨著車速的提高車體振動(dòng)頻率逐漸遠(yuǎn)離車體自振頻率所致04)B型車和A型車控制效臺(tái)匕目匕差距不明顯是由于兩車體的自振頻率避開了振源相關(guān)系統(tǒng)的共振范圍可以認(rèn)為無論采用A型車或B型車對(duì)振源系統(tǒng)振動(dòng)控制貢獻(xiàn)不明顯033塊下膠墊選用分析當(dāng)車型選用B型車扣件選用DTTH2塊下

10、膠墊垂向剛度設(shè)止為3卜J/m時(shí)阻尼選用不同數(shù)值時(shí)的控制效臺(tái)匕目匕如圖3所示;當(dāng)車型選用B型車扣件選用DT42膠墊阻尼設(shè)止為1N，s/m時(shí)垂向剛度選用不同數(shù)值的控制效臺(tái)匕目匕如圖4所示0從圖3和圖4可以看出：1)無論塊下膠墊阻尼和垂向剛度如何變化低速時(shí)控制效臺(tái)匕目匕差距不明顯隨著車速的提高控制效臺(tái)匕目匕不斷地下降且差距r大；直至車速大于60km/h時(shí)控制效臺(tái)匕目匕趨于穩(wěn)止02)當(dāng)塊下膠墊垂向剛度一止時(shí)阻尼在合理范圍內(nèi)變化隨著阻尼數(shù)值的提高控制效臺(tái)匕目匕有較為明顯的提高是由于較高的阻尼臺(tái)匕目匕耗散更多的振動(dòng)臺(tái)匕目匕縣里0對(duì)振動(dòng)控制有一止貢獻(xiàn)03)當(dāng)塊下膠墊阻尼一止時(shí)垂向剛度在合理范圍內(nèi)變化隨著剛度

11、的降低控制效臺(tái)匕目匕有所提高但提高不明顯由于無論采用何種垂向剛度道床與輪對(duì)的頻率比均大于?2因此可以認(rèn)為垂向剛度的變化對(duì)振源系統(tǒng)的振動(dòng)控制的貢獻(xiàn)率不明顯034扣件選用分析當(dāng)車體選用B型車塊下膠墊垂向剛度設(shè)止為3N/m阻尼設(shè)止為1Ns/m時(shí)當(dāng)扣件選用一股扣件DTR2型、DTH2型和高彈性減振型扣件科隆蛋控制效臺(tái)匕目匕如圖5所示0從圖5可以看出：1)無論采用何種扣件隨著車速的提高控制效大直至車速大于60km/h止02)DTm2型扣件的型而科隆蛋在中高速種普通扣件這是由F低于2種普通扣件所致用2種一股扣件控制用高彈性減振扣件控此可以認(rèn)為減振扣件的控制有一止的貢獻(xiàn)率04結(jié)論與建議本文通過建立地鐵列車統(tǒng)

12、采用該城市地鐵h匚源參數(shù)通過對(duì)比振源穩(wěn)性從效臺(tái)匕目匕角度可地鐵無論采用何種的振運(yùn)行時(shí)振動(dòng)向道床傳播隨著車速的提高逐漸下車但均臺(tái)匕目匕達(dá)到合格水B型車對(duì)振源系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)匕目匕不斷地下降且差距r時(shí)控制效臺(tái)匕目匕趨于穩(wěn)控制效臺(tái)匕目匕略優(yōu)FDTW2時(shí)的控制效臺(tái)匕目匕更優(yōu)于2科隆蛋的垂向剛度明顯03)當(dāng)車速較快時(shí)采效臺(tái)匕目匕相差15%若采制效臺(tái)匕目匕會(huì)提高約5%因選擇對(duì)振源系統(tǒng)的振動(dòng)一軌道垂向耦合振動(dòng)系程使用擬選用的不同振系統(tǒng)振動(dòng)控制和車體平到以下結(jié)論:1)當(dāng)該城市源參數(shù)均臺(tái)匕目匕良好阻隔02)列車的運(yùn)行平穩(wěn)性降A(chǔ)型車優(yōu)FB型準(zhǔn);無論采用A型車或控制貢獻(xiàn)均不明顯03)隨著車速的增加振動(dòng)在到達(dá)60km/h后趨于穩(wěn)止不同參數(shù)的地鐵列車系明顯隨著車速的增加控制效臺(tái)匕目匕差距也逐漸r效臺(tái)匕目匕有一止的貢獻(xiàn)率一股而車型與塊下膠顯05)由于