列車振動(dòng)荷載確定

1、列車振動(dòng)荷載的確定列車振動(dòng)：列車在軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道不平順是使列車產(chǎn)生隨機(jī)振動(dòng)的主要原因， 并直接影響其運(yùn)行平穩(wěn)和安全.軌道不平順是由眾多的隨機(jī)因素引起的，例如鋼 軌的初始彎曲、磨耗、損傷，彈性墊層、軌底道床路基的彈性不均勻，軌枕間 距不均，各部件之間的間隙不等，扣件失效，存在暗坑等1.列車簡化模型通常車體在縱向和橫向都是對稱的，忽略輪軌之間的彈跳作用以及車體的搖 擺和點(diǎn)頭作用，假定列車的重量均勻分配給每個(gè)輪對，于是對于列車均只取出一 車輪為計(jì)算模型，如圖1所示.其中，mi，ki，ci分別為質(zhì)量、彈簧剛度系數(shù)和阻 尼系數(shù),P ( t)為輪軌間的作用力,yi為參考坐標(biāo)系，分別對應(yīng)于各質(zhì)量的靜平衡

2、 位置.(其中輪對、大齒輪、軸箱、部分電動(dòng)機(jī)重量、液壓減振動(dòng)器、銷、均衡 梁、螺旋 彈簧等屬于簧下質(zhì)量部分；車體支承裝置、構(gòu)架、齒輪傳動(dòng)裝置、 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、部分電動(dòng)機(jī)重量等屬于簧間質(zhì)量部分;車體等屬于簧上質(zhì)量部分。) 假定列車以速度v = 90 km/ h勻速運(yùn)行，V-9 Okm/h圖1列車豎向振動(dòng)模型選取目前常用的某一列車型號(hào)，其參數(shù)如下：mi - 642. 2 kg. s2/m ；- 172 000kg/ni；c = 70 000kg. s/m; m2 - 198. 9kg. sVm； kz = 107 OOOkg/m; c2 = 100 000kg. s/m;二 326. 2kg. s

3、2/ni.?2.列車振動(dòng)荷載數(shù)定表達(dá)式對于如圖所示的列車簡化模型，其輪系豎向運(yùn)動(dòng)平衡微分方程（輪系的運(yùn)動(dòng)微分 方程可按達(dá)朗貝爾原理寫出）為 TOC o 1-5 h z + 4（處-1）+ 勺（方力）二 0-+k心-處）十力Gi -為）+缶3】一咒）+ 5（ - 為）=0（1）忽略輪軌間的彈跳作用，輪系豎向加速度等于軌底振動(dòng)加速度，艮即兌-X （乩8皿 +）：-:（2）N代表采集數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，分析中采用了快速付里葉變換，n=0、1.2.N/2-1其中3 = 2叫（N?。?為圓頻率果祥時(shí)間間幅Nt = 1/300%注釋：列車在軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道不平順是使列車產(chǎn)生隨機(jī)振動(dòng)的主要原因， 并直接影響其運(yùn)行平

4、穩(wěn)和安全.軌道不平順是由眾多的隨機(jī)因素引起的，例如鋼 軌的初始彎曲、磨耗、損傷，彈性墊層、軌底道床路基的彈性不均勻，軌枕間 距不均，各部件之間的間隙不等，扣件失效,存在暗坑等，所有這些因素沿軌道的隨 機(jī)分布決定了軌道不平順的隨機(jī)性，決定了它是一個(gè)距離的隨機(jī)過程.當(dāng)車速為 勻速時(shí)，列車振動(dòng)可看成是一個(gè)具有零均值的各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)高斯過程（需要查 資料）.忽略輪軌間的彈跳作用，輪系豎向加速度y0可看作為軌底振動(dòng)加速度， 根據(jù)軌道加速度測試數(shù)據(jù)和分析車輛體系的振動(dòng)得到了列車荷載的模擬數(shù)定表 達(dá)式，由于y 0是距離的函數(shù)，故可利用x = v t ,將y 0的自變量x轉(zhuǎn)換為t ,得到 y0對時(shí)間t的隨機(jī)過

5、程.，列車引起的振動(dòng)具有隨機(jī)特性，而且可以認(rèn)為它是一個(gè) 各態(tài)歷經(jīng)過程，因而可以將其分解為一系列不同頻率的諧波。各次諧波的幅值可 由傅里葉變換得到。將（2 ）式代入（1 ）式，解（1）式（解微分方程），并略去瞬態(tài)項(xiàng)，積分 常數(shù)可由初始條件定出，即可求出y1,y2，由圖1所示，根據(jù)豎直方向的動(dòng)力 平衡條件可得：假定輪軌作用力P（t ）經(jīng)鋼軌等傳遞成沿隧道縱向均勻分布在每鋼軌位置處的線 荷載為，f I （0 = （kN/m）其中：L為機(jī)車長度，n為機(jī)車輪對數(shù)；根據(jù)鐵路部門提供的資料，L = 2 0 . 3 6 8 m，n =6。將各參數(shù)代入式（3 ）（4），即可得列車豎向振動(dòng)荷載的 模擬表達(dá)式，利用

6、O r i g i n繪出其時(shí)程曲線如圖2所示。圖2列車豎向振動(dòng)荷載時(shí)程曲線圖6列軍模母荷裁1）由于軌道不平順具有很大的不確定性，在進(jìn)行振動(dòng)分析時(shí)，應(yīng)從隨機(jī)振動(dòng)的角 度，將軌道不平順等視為隨機(jī)過程來處理.2）本文利用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理,推導(dǎo)了列車豎向隨機(jī) 響應(yīng)的計(jì)算公式，概念清晰3）本文的列車振動(dòng)響應(yīng)分析，并非一般意義的模擬分析，當(dāng)車型、車速及軌道等 不同時(shí)，需根據(jù)實(shí)際情況,對車輛輪系振動(dòng)模型等作相應(yīng)改變，再用本文所述的 方法模擬列車荷載，并進(jìn)行列車豎向響應(yīng)分析.4）通過現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)模擬列車振動(dòng)荷載，對進(jìn)一步研究列車振動(dòng)對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定的影響具有重要的參考價(jià)值。目的：研究成果對評價(jià)既有提速鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性和完善鐵路隧道 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論具有一定的指導(dǎo)意義。列車時(shí)速：地鐵公司介紹，試驗(yàn)按低速到高速，從緊急制動(dòng)到常用制動(dòng)，從氣制 動(dòng)到電制動(dòng)的原則進(jìn)行，速度從60km /