地鐵振源系統參數影響

1、地，鐵振7京系名嗷影1地鐵列車一軌道振動本文將列車和軌道2個合的系統將輪軌問相2個子系統的紐帶軌道結構上的動態(tài)運行用特性以及列車對線列車以一止速度通過軌系統的耦合振動通過系而言地鐵列車一軌道向、橫向和縱向3個方的縱向耦合效應較弱于運動的列車其移動激擾比橫向要大的多列車一軌道垂向系統模算011地鐵列車模型假和輪對均為剛體；且不向的振動;車體和轉向2個自由度每個輪對響數值模型子系統視為一個相互耦互作用關系作為連接這綜合考察列車在彈性行為和輪軌動態(tài)相互作路的動態(tài)作用規(guī)律0當道時列車系統和軌道統各部傳遞輸出0一股耦合振動可以分為垂向0由于輪軌滾動產生可視為準靜態(tài)作用對軸重對下部地基的豎向因此本文只建立

2、地鐵型進行振動分析和計止列車的車體、轉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化為2計算自由度為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對和車體的豎向位移架構架占八、頭慣縣里kg?m2;不平順m；P14為四N0地鐵列車垂向系統系統來考慮0系統方程一應用D，Alembert原理而型參考文獻012軌道模型在模型擬混凝土支承塊簡化支承塊下橡膠墊、橡膠阻尼單元如圖2所示軌質縣里kg/m】閆為鋼軌抗和Cf分別為軌下膠墊、個轉向架的4軸客車如圖1所示0文中

3、:Mc、后轉向架構架和輪對質車一系和一系懸掛阻列車一系和一系懸掛剛車體和轉向架占八、頭角位和Zc分別為轉向架、輪m;Jc和Jt為車體和轉向Zol4為四輪對下軌道輪對的輪軌作用力運動可以作為多剛體可以通過對各個剛體逐獲日0地鐵列車數學模中鋼軌用Euer梁來模成質縣里塊單元軌下和套靴均分別簡化成彈簧0文中:mr為單位長度鋼彎剛度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量，kg;Zsi和Zr分別為第i號支承塊

4、和鋼軌的垂向位移m;P14為輪軌接受四輪對作用力，N1.2.1鋼軌的振動方程將鋼軌視為簡支Euler梁，設軌道結構的振動位移變量為Zr(x,t),鋼軌的彈性模量為E,截面慣性量為I則其振動微分方程為方程(3)為四階偏微分方程，為了進行數值分析，將其轉化為二階常微分方程組，為此采用Ritz法。應用簡支梁的正則振型函數，可得相應于本模型條件的鋼軌振1.2.3道床的振動方程將道床分割成離散道床塊，即一個支承塊下方一個道床塊，設第i號道床塊，收到上方支承塊對道床的作用力，下方路基對道床的作用力，左側道床塊和右側道床塊剪切作用力的作用，其振動微分方1*3系統矩陣的形成合系統的振動方程臺匕目匕用中:M為系

5、統的質縣里矩陣為系統的質里矩陣;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2參數取值2*1列車車輛與軌道號線工程可行性研究報用A型車或B型車列示軌道參數如表2所22塊下膠墊的剛度究認為塊下膠墊垂向18)x(108N/m之問且根果動靜剛度比為1塊下膠墊的材料和某城對垂向剛度值備選1X108尼值備選05X105、1X整個地鐵列車一軌道耦以下矩陣形式表達為式；C為系統的阻尼矩陣；K系統廣義位移向縣里;X0為垂向耦合作用應用Hertz可以確止輪軌之問的垂參數據某城市地鐵1告該城市地鐵可臺匕目匕采車計算參數如表1所示0和阻尼蔡成標等通過研靜剛度合理范圍在(1據橡膠墊板室內試驗結1

6、150綜合考慮市地鐵設計參數本文、2X108和3X1081Vm;垂向阻105和2:10,5N?s/m02*3扣件參數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列車時速某城市地鐵列車設止的最高時速80km/h本文選取20、40、60和80km/h這4種車速進行分析03振源系統的減振效臺匕目匕與車體平穩(wěn)性預測分析垂向加速度不僅臺匕目匕夠反映車體運行的平穩(wěn)程度而且可以反映道床及軌道r作臺匕目匕力；因此將垂向加速度作為振源振動控制評價的重要指標0且止義控制效臺匕目匕=道床(車體)最大振動加速度輪對最大振動加速度X100

7、%）根據刖文介紹的垂向耦合振動理論用Malab軟件編制程序0選用美國弟6級軌道不平順功率譜在不同的列車時速下通過計算到車體、輪對和道床的最大垂向加速度進行分析031自振特性分析通過數值計算振源系統相關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構的自振頻率增大且與輪對的頻率比均大于?2基本圍02)隨著扣件垂向剛增大0同樣采用3種的共振范圍臺匕目匕進一步遞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當客車運動加速度來評止時GB5性臺匕目匕評止和試驗鑒止規(guī)低于1401(m/h時車體最大為其中:

8、Ariax為客車車體速;C為計算常數;垂向0035分別對應運行平格0當塊下膠墊垂向剛尼選取11105jN?s/m扣件時通過計算出該在不同的車速下車體避開了與輪對的共振范度的增大自振頻率也軌道扣件避開與輪對減少振源系統的振動傳振頻率均在2Hz以內避臺匕目匕隔斷振動向車體傳穩(wěn)止性0體振動加速度是評價列標也反映了車輛運行行平穩(wěn)性按車體最大振5599-85鐵道車輛動力學范規(guī)止當運行速度振動加速度應符合要求最大振動加速度；v為車振動0025、0030和穩(wěn)性等級的優(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的振動控制效臺匕目匕均十分顯者但隨著車速的提高控制效臺匕目匕有所減小02)A型車車體運行平穩(wěn)性基本優(yōu)于B型車且振動更小;在最高運行速度下B型車和A型車表現分別為及格和良好;隨著車速下降車體運行平穩(wěn)性等級有所提高當車速低于40km/h時兩車體表現均為優(yōu)級03)隨著車速的提高車體最大振動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頻率逐漸遠離車體自振頻率所致04)B型車和A型車控制效臺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系統的共振范圍可以認為無論采用A型車或B型車對振源系統振動控制貢獻不明顯033塊下膠墊選用分析當車型選用B型車扣件選用DTTH2塊下

10、膠墊垂向剛度設止為3卜J/m時阻尼選用不同數值時的控制效臺匕目匕如圖3所示;當車型選用B型車扣件選用DT42膠墊阻尼設止為1N，s/m時垂向剛度選用不同數值的控制效臺匕目匕如圖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控制效臺匕目匕差距不明顯隨著車速的提高控制效臺匕目匕不斷地下降且差距r大；直至車速大于60km/h時控制效臺匕目匕趨于穩(wěn)止02)當塊下膠墊垂向剛度一止時阻尼在合理范圍內變化隨著阻尼數值的提高控制效臺匕目匕有較為明顯的提高是由于較高的阻尼臺匕目匕耗散更多的振動臺匕目匕縣里0對振動控制有一止貢獻03)當塊下膠墊阻尼一止時垂向剛度在合理范圍內變化隨著剛度

11、的降低控制效臺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的頻率比均大于?2因此可以認為垂向剛度的變化對振源系統的振動控制的貢獻率不明顯034扣件選用分析當車體選用B型車塊下膠墊垂向剛度設止為3N/m阻尼設止為1Ns/m時當扣件選用一股扣件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為減振扣件的控制有一止的貢獻率04結論與建議本文通過建立地鐵列車統

12、采用該城市地鐵h匚源參數通過對比振源穩(wěn)性從效臺匕目匕角度可地鐵無論采用何種的振運行時振動向道床傳播隨著車速的提高逐漸下車但均臺匕目匕達到合格水B型車對振源系統振動臺匕目匕不斷地下降且差距r時控制效臺匕目匕趨于穩(wěn)控制效臺匕目匕略優(yōu)FDTW2時的控制效臺匕目匕更優(yōu)于2科隆蛋的垂向剛度明顯03)當車速較快時采效臺匕目匕相差15%若采制效臺匕目匕會提高約5%因選擇對振源系統的振動一軌道垂向耦合振動系程使用擬選用的不同振系統振動控制和車體平到以下結論:1)當該城市源參數均臺匕目匕良好阻隔02)列車的運行平穩(wěn)性降A型車優(yōu)FB型準;無論采用A型車或控制貢獻均不明顯03)隨著車速的增加振動在到達60km/h后趨于穩(wěn)止不同參數的地鐵列車系明顯隨著車速的增加控制效臺匕目匕差距也逐漸r效臺匕目匕有一止的貢獻率一股而車型與塊下膠顯05)由于