不同扣件参数对车_线_桥耦合动力学特性的影响_许孝堂
桥梁结构刚度对高速列车_轨道_桥梁耦合系统动力特性的影响_翟婉明
第3 3卷,第1期 中国铁道科学Vol.33No.1 2 0 1 2年1月 CHINA RAILWAY SCIENCE January,2012 文章编号:1001-4632(2012)01-0019-08桥梁结构刚度对高速列车—轨道—桥梁耦合系统动力特性的影响翟婉明,王少林(西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都 610031) 摘 要:桥梁结构刚度对高速列车—轨道—桥梁耦合系统的动力学特性具有重要的影响,直接关系到桥上列车的行车安全性和运行平稳性。
基于列车—轨道—桥梁动力相互作用理论,以高速铁路常用的简支箱梁桥和双块式无砟轨道为研究对象,采用列车—轨道—桥梁动力学仿真通用软件TTBSIM2.0,研究桥梁结构刚度对高速列车—轨道—桥梁耦合系统动力性能的影响规律。
结果表明:当桥梁梁体的刚度或者桥墩的横向刚度不足时,车辆和桥梁的相关动力性能指标将随着刚度的减少而急剧增大,严重影响列车过桥时的安全性和平稳性;当梁体垂向刚度不足时,有可能会引发车桥共振现象;当桥梁结构刚度满足设计规范要求时,车桥系统动力响应指标随刚度变化不明显,此时行车速度和轨道不平顺成为影响行车安全性和平稳性的主要因素。
关键词:高速铁路;桥梁;结构刚度;列车—轨道—桥梁耦合振动;动力特性 中图分类号:U441.7;U211.5 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1001-4632.2012.01.04 收稿日期:2010-07-30;修订日期:2011-11-30 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50838006);国家“九七三”计划项目(2007CB714706);铁道部科技研究开发计划项目(2010G017-E);优秀实验室资助项目(50823004) 作者简介:翟婉明(1963—),男,江苏靖江人,教授,博士生导师。
高速铁路的高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点对高速铁路桥梁结构的刚度提出了严格的要求。
弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力分析
弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力分析耿传智 董国宪 朱剑月(同济大学铁道与城市轨道交通研究院,200331,上海∥第一作者,副教授)摘 要 采用弹性钢轨扣件是城市轨道交通轨道减振的最基本措施。
为分析弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力,通过建立地铁车辆弹性扣件动力分析模型,分析了扣件刚度、列车运行速度等对轮轨作用力的影响。
对于弹性钢轨扣件的轨道结构,合理降低扣件刚度,可减小轮轨动力冲击和扣件支点反力,提高减振效果。
通过现场测试获得弹性扣件轨道的钢轨垂直力,验证了理论分析结果。
关键词 地铁,,轨道结构,轮轨作用力中图分类号 U 211.5;U213.5+3Analysis of Wheel 2track Force with E lastic R ail F astener G eng Chuanzhi ,Dong Guoxian ,Zhu JianyueAbstract Application of elastic rail fasten is the most basic method to reduce vibration of urban mass transit rails.This pa 2per sets up a dynamic analysis model of subway vehicle 2elastic fastener and analyzes the influence of fastener stiffness ,train op 2eration speed on the wheel 2track force.By obtaining the rail ver 2tical force of the elastic rail fastener track through field tests ,this paper verifies the results of the theoretical analysis.K ey w ords subway ,elastic rail fastener ,track structure ,wheel 2track forceFirst 2author ’s address Institute of Railway and Urban Mass Transit ,Tongji University ,200331,Shanghai ,China 在地铁轨道和扣件设计中,如何确定地铁列车振动荷载是一个亟待解决的问题。
高速铁路扣件的冲击响应与动力学行为
高速铁路扣件的冲击响应与动力学行为随着高速铁路网络的发展和建设,高速铁路扣件的冲击响应与动力学行为成为了重要的研究领域。
高速铁路扣件作为连接铁轨和道床的重要部件,其性能对铁路运行的安全性和稳定性具有重要影响。
本文将从动力学行为的角度探讨高速铁路扣件的冲击响应及其影响因素。
高速铁路扣件的冲击响应是指扣件在列车运行时所受到的冲击力和振动的响应情况。
这些冲击力和振动是由列车运行时车轮与轨道之间的接触导致的。
当列车通过扣件时,扣件需要承受来自车轮和轨道的冲击力,并将其传递到道床。
扣件的冲击响应会对列车的稳定性和乘车舒适度产生影响。
首先,高速铁路扣件的冲击响应与其自身的结构特性有关。
扣件通常由弹性材料制成,因此具有一定的柔性。
当扣件受到冲击力时,由于其固有的弹性,会发生形变和振动。
扣件的结构特性包括其形状、材料性质和尺寸等。
这些因素会影响扣件的刚度和阻尼特性,进而影响其冲击响应。
其次,铁轨和道床的状态也会对扣件的冲击响应产生影响。
铁轨的平整度和道床的紧固状态会直接影响冲击力的大小和传递效果。
如果铁轨存在凹凸不平的问题,会增加车轮与轨道之间的冲击力,从而加剧扣件的冲击响应。
同样,道床的松紧程度也会影响冲击力在扣件中的传递效果。
如果道床松动,冲击力会在扣件和道床之间产生相对滑动,加剧扣件的振动和损坏。
此外,列车的运行速度和质量也是影响扣件冲击响应的因素之一。
高速铁路列车的运行速度较快,因此车轮与轨道之间产生的冲击力也较大。
这会增加扣件所受到的冲击力大小,从而影响其振动和形变情况。
而列车的质量也会影响冲击力的大小和传递效果。
质量较大的列车会产生更大的冲击力,增加扣件的冲击响应。
为了研究和分析高速铁路扣件的冲击响应与动力学行为,研究人员可以采用数值模拟和实验测试相结合的方法。
数值模拟可以通过建立扣件结构模型和列车-轨道相互作用模型,分析扣件在不同条件下的冲击响应情况。
实验测试可以通过安装传感器和数据采集系统,对扣件的振动和形变情况进行实时监测和记录。
基于车-桥耦合振动理论的连续梁桥影响因素分析
基于车-桥耦合振动理论的连续梁桥影响因素分析张向东;杜东宁;柴源;刘佳琦【摘要】通过研究车辆模型及桥梁模型,基于接触点位移协调条件,建立车-桥系统耦合振动运动方程组.用有限元软件MIDAS/CIVIL分析不同影响因素下桥梁的动力特性,揭示桥梁跨中竖向位移、弯矩冲击系数、竖向加速度等指标的变化规律.根据有限元分析结果,编译车-桥耦合振动系统影响因素分析程序,研究各因素对桥梁动力特性的影响.研究结果表明:车辆速度、行车数和桥面不平整度都对桥梁的动力特性有一定程度的影响;车辆速度对跨中竖向位移的影响最大,桥面不平度对跨中竖向加速度的影响最大,跨中弯矩冲击系数受车辆速度的影响最大.最后通过正交试验验证该程序分析结果的可靠性.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(047)008【总页数】7页(P2848-2854)【关键词】车-桥耦合;动力性能;影响因素;有限元软件【作者】张向东;杜东宁;柴源;刘佳琦【作者单位】辽宁工程技术大学土木与交通学院,辽宁阜新,123000;辽宁工程技术大学土木与交通学院,辽宁阜新,123000;辽宁工程技术大学土木与交通学院,辽宁阜新,123000;辽宁工程技术大学土木与交通学院,辽宁阜新,123000【正文语种】中文【中图分类】U441.3随着我国经济的发展,车流密度的不断加大,桥梁数量日益增多。
为研究桥梁工作状态和安全性等问题,研究人员将移动荷载作用下的桥梁振动方程发展成车−桥耦合振动系统[1]。
近年来,各国学者对车−桥系统耦合共振问题做了很多研究。
郗艳红等[2]把车辆简化为移动质点,指出了桥梁质量移动速度与动力系数的关系。
李永乐等[3]将桥梁化为等长的欧拉梁,研究了桥面不平度、桥梁损伤、汽车参数等因素对桥梁动力特性的影响。
AUFTK等[4]用数据统计的方法得出了轴重的分布规律,并用模拟随机车流的方法分析了车−桥系统振动问题。
韩万水等[5]则将车−桥耦合系统发展为可以将随机车流考虑在内的新型分析系统。
高铁扣件动态特性研究及弹条性能优化
高铁扣件动态特性研究及弹条性能优化摘要:高速列车的安全和可靠性问题一直是各国研究的重点。
其中高铁的扣件动态特性研究和弹条性能优化尤为重要。
本文针对高铁扣件的动态特性和弹条的刚度特性展开深入研究,通过有限元分析方法和试验验证手段,分别对扣件动态特性和弹条的刚度特性进行了分析。
结果表明,高铁扣件的动态特性主要受到开口角度和弹片长度的影响,对扣件结构进行优化可以增加其固有频率并降低其振动幅值。
在弹条方面,研究发现弹条刚度与工作压力和弹性模量有关,对其进行优化可以提高车辆运行的稳定性和安全性。
关键词:高铁,扣件动态特性研究,弹条性能优化,有限元分析,试验验证引言高铁作为交通运输领域的现代化产物,已经成为现代城市与城市之间的重要联系方式。
而高铁的安全和可靠性问题一直是各国研究的重点。
其中,高铁扣件动态特性研究和弹条性能优化更是其中的研究热点。
本文主要通过对高铁扣件的动态特性和弹条的刚度特性展开深入研究,为高铁安全运营提供有力保障。
一、高铁扣件动态特性研究1.1 扣件的构成和作用高铁扣件是高速列车中连接不同部件的重要组成部分,它包括钢制开口扣件和弹性元件两部分。
其中,钢制开口扣件是通过开口与扣片尺寸匹配,实现两片钢制扣件的卡合,从而保证车辆稳定性,运行安全。
1.2 扣件的动态特性分析针对高铁扣件的动态特性进行分析,主要是为了了解扣件结构的固有频率和振动幅值,并通过分析确定对扣件结构进行优化的方案。
在这一方面,有限元分析成为了一种有效的分析工具。
通过有限元分析,我们可以得到高铁扣件的模态形状和固有频率。
模态形状是指扣件在不同频率下的不同振动状态,而固有频率是指扣件在不受到外力干扰时,自身产生振动的频率。
通过这些数据,我们可以了解扣件固有频率与结构参数的关系,并加以优化。
1.3 扣件结构参数对动态特性的影响扣件结构参数的不同会对其动态特性产生不同的影响。
其中,开口角度和弹片长度是比较关键的参数。
开口角度的大小会影响扣件的卡合力和固有频率,一般来说,开口角度较小的扣件结构具有较高的固有频率,较大的扣件结构则具有较低的固有频率。
地铁弹性扣件失效对轨道结构振动特性的影响
地铁弹性扣件失效对轨道结构振动特性的影响佚名【摘要】By use of the numerical method of vibration analysis of vehicle and track system with the vehicle ele-ment and track element,the influences of elastic fastener failure on vibration characteristics of subway track structure are investigated. The research results show that the interaction between wheel and rail increases when a vehicle passes through the track with failure fastener,moreover,the value of each dynamic index grows rapid-ly. As the number of failure fastener increases,so do the system dynamic responses. The supporting force of the track structure which is near the failure fastener also grows remarkably and will speed up deterioration of the track geometry. Furthermore,for the properties of low stiffness and rubber pad easily aging of subway elastic fastener,the impact of the dynamic response generated by failure fastener will be more significant with the surge of traffic density.% 运用基于车辆单元与轨道单元的车辆-轨道系统振动分析数值方法,研究地铁弹性扣件失效对轨道结构振动特性的影响。
扣件刚度对车辆—轨道系统动态性能影响研究
扣件刚度对车辆—轨道系统动态性能影响研究童彤【摘要】以车辆—轨道耦合动力学为理论基础,通过有限元软件ABAQUS和多体动力学软件SIMPACK联合仿真,并与在实际轨道交通试验线上进行的车辆轨道动力学性能实验进行对比分析,旨在研究车辆及轨道的各项动力学性能指标随扣件刚度变化的规律,以期从车轨系统减振的角度出发,为扣件设计时刚度的选择提供更加合理的依据.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(041)005【总页数】3页(P118-120)【关键词】扣件刚度;车轨耦合;现场实验;联合仿真【作者】童彤【作者单位】同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】U213.53随着我国轨道交通的快速发展,尤其是轨道交通的城市化进程突飞猛进,但是轨道交通运营产生的振动与噪声对周围环境影响也不断地引起了社会的广泛关注,越来越多的对轨道交通振动与噪声的控制措施被广泛的运用于轨道交通的设施中。
其中采用减振钢轨扣件对轨道结构的隔振是目前普遍采用的轨道交通隔振技术,由于对轨道交通振动控制要求的不断提高,钢轨扣件的刚度参数设计也不断地下降。
近年来通过对地铁运营部门调研发现,在一些减振要求较高的地段,列车的一些走行部件损坏明显高于其他区段,它们之间是否存在因果关系,以及存在怎样的因果关系,目前还未见有相关的研究报道。
长期以来在对轨道交通钢轨扣件的减振要求中,主要是考虑对轮轨振动通过扣件系统传播到基础上进行控制作为主要的要求,而对由于扣件参数变化导致车辆系统中振动的变化考虑较少,为了了解和掌握扣件参数对包括车辆和轨道基础的整个轨道交通系统的影响因素,合理地通过钢轨扣件进行振动控制,系统地研究钢轨扣件对整个轨道交通的动态响应影响是非常有必要的。
文献[1][2]通过有限元方法建立车辆—轨道结构动力交互作用模型,得出地铁轨道结构可以通过降低弹性扣件刚度,减小轮轨冲击力及传递基础的反力,从而提高隔振效率。
桥上轨道扣件失效状态对车桥系统动力响应的影响
桥上轨道扣件失效状态对车桥系统动力响应的影响目录1. 内容概要 (3)1.1 研究的背景和意义 (4)1.2 国内外研究现状 (5)1.3 本文的研究内容和方法 (6)2. 桥上轨道扣件失效的类型与特点 (7)2.1 常见失效模式 (8)2.2 失效的原因分析 (10)2.3 失效状态的检测与评估 (11)3. 车桥系统动力响应基础 (12)3.1 车桥系统的基本性能参数 (14)3.2 动力响应的模态分析 (16)3.3 车桥系统的动力响应特性 (17)4. 桥上轨道扣件失效对车桥系统动力响应的影响 (18)4.1 失效对行车平稳性的影响 (19)4.1.1 轨道不平顺的分布特点 (20)4.1.2 平顺变化频率对平稳性的影响 (21)4.2 失效对动态承载能力和动稳定性影响 (22)4.2.1 动挠度与动力承载能力 (23)4.2.2 动稳定性变化趋势 (24)4.3 失效对车辆动态参数的影响 (25)4.3.1 动态载荷变化 (26)4.3.2 减震系统响应与车辆舒适性 (27)5. 数值模拟与仿真 (28)5.1 有限元模型的建立与参数设置 (29)5.2 扣件失效模式下的动力响应仿真 (30)5.3 仿真结果分析与评估 (31)6. 防护措施与维修策略 (32)6.1 预防性维护策略 (34)6.2 修复技术的选择与实施 (35)6.3 仿真模拟在维修设计中的应用 (36)7. 试验验证与应用实例 (38)7.1 试验设备与条件设置 (38)7.2 试验数据分析与结论 (40)7.3 实际工程案例研究 (41)8. 总结与展望 (43)8.1 研究的主要成果与结论 (44)8.2 对未来研究方向的思考 (46)8.3 对桥梁工程管理和运营的启示 (46)1. 内容概要本研究旨在探讨桥上轨道扣件失效状态对车桥系统动力响应的潜在影响。
报告将概述失效轨道扣件的类型、原因和可能的影响范围。
通过数值模拟和实际案例分析,本研究将评估不同类型的轨道扣件失效对列车运行性能的影响。
扣件刚度与阻尼对铁路箱梁车致振动噪声的影响研究
扣件刚度与阻尼对铁路箱梁车致振动噪声的影响研究张迅;苏斌;李小珍【摘要】为了探明扣件刚度和阻尼对箱梁结构噪声的影响,基于车-线-桥耦合振动理论和声学边界元理论,建立了箱梁结构噪声预测的混合有限元-边界元法,并进行现场试验验证。
在此基础上,分析了扣件刚度与阻尼对32 m 简支箱梁结构噪声的声场分布规律与频谱特性、轮轨相互作用力的影响规律。
结果表明:混合有限元-边界元法能较好地预测箱梁结构噪声,结构噪声的峰值频段为40~80 Hz,噪声峰值频率主要受扣件刚度的影响;距地面1.2 m 高,近轨侧10~40 m 和40~100 m 范围内的声压级衰减率为0.29 dB(Lin)/m 和0.067 dB(Lin)/m;扣件刚度增加将显著降低梁侧声场的指向角,扣件刚度自10 MN /m 增加到100 MN /m 时,近轨侧30 m 纵断面的声压级平均增加12.5 dB(Lin),结构噪声和轮轨力的峰值频率均从30 Hz 同步增大到67 Hz;扣件阻尼比对梁侧声场的指向性影响较小,扣件阻尼比从0.0625增加到0.5时,近轨侧30 m纵断面的声压级平均降低5.0 dB(Lin),结构噪声和轮轨力的峰值频率均保持不变。
%In order to analyze effects of fastener stiffness and damping on noise of railway box-girders,a mixed FEM-BEMnoise prediction model based on the train-track-bridge coupled vibration theory and the acoustical BEMtheory was built and validated with field tests.A 32 m simply-supported box-girder was taken as a study object,the effects of fastener stiffness and damping on distribution laws of noisefield,characteristics of noise spectra and wheel /rail interaction force were investigated.Results showed that the mixed FEM-BEM model is a good predictor,the dominant frequency range of structure-borne noise is 40 ~80Hz mainly depending on fastener stiffness;the sound pressure levels (SPLs)of field points with a height of 1.2 m from the ground have an attenuation rate of 0.29 dB(Lin)/m within a distance of 10-40m from the nearest track central-line and 0.067 dB(Lin)/m within a distance of 40-100 m from the nearest track central-line,respectively;the direction angle of structure-borne noise decreases with increase in fastener stiffness;when fastener stiffness grows from 10 MN /m to 100 MN /m,the average SPLs increase 12.5 dB(Lin)for field points in the longitudinal section within a distance of 30 m from the nearest track centerline;the peak frequencies of structure-borne noise and wheel /rail interaction force grow from 30 Hz to 67 Hz simultaneously;fastener damping has little effect on the directivity of the noise field;when the fastener damping ratio grows from 0.0625 to0.5,the average SPLs decrease 5.0 dB(Lin)for field points in the longitudinal section within a distance of 30 m from the nearest track centerline,and the peak frequencies of structure-borne noise and wheel /rail interaction force remain unchanged.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)015【总页数】6页(P150-155)【关键词】铁路箱梁;结构噪声;边界元法;扣件刚度;扣件阻尼【作者】张迅;苏斌;李小珍【作者单位】西南交通大学土木工程学院,成都 610031;西南交通大学土木工程学院,成都 610031;西南交通大学土木工程学院,成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U24;TB53Effects of fastener stiffness and damping on structure-borne noise of railway box-girdersKey words:railway box-girder; structure-borne noise; BEM; fastener stiffness; fastener damping列车通过高架桥梁时,以低频为主要特点的桥梁结构噪声将成为重要的噪声源[1-3]。
考虑轨道伤损的列车-无砟轨道-桥梁系统动力特性
考虑轨道伤损的列车-无砟轨道-桥梁系统动力特性作者:闫斌谢浩然潘文彬来源:《振动工程学报》2020年第04期摘要:為探讨桥上无砟轨道损伤对列车-轨道-桥梁系统动力响应的影响规律,基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,基于ANSYS+SIMPACK联合仿真,建立了考虑墩台纵向支座刚度、轨道结构及层间接触特性的双线32 m简支箱梁桥CRTSⅢ型无砟轨道空间动力学模型。
研究了时速200 km列车通过条件下,扣件伤损及轨道板和底座板间离缝对车桥系统动力响应的影响规律。
研究表明:单个扣件失效对轨道动力响应影响有限,0.07 m板缝处轮轨竖向力骤变显著,钢轨竖向位移和钢轨节点反力增大明显;扣件连续失效对系统整体影响更大,其中相邻且对侧扣件失效影响最大;自密实混凝土沿轨道板横向完全脱空后,纵向离缝长度越大,对系统动力响应的影响也越大;相邻轨道板端部自密实混凝土都沿横向完全脱空对系统动力响应影响最大,轨道结构与桥梁结构的垂向加速度、竖向位移均增幅最大,增势最快;离缝长度1.2 m,轮重减载率接近限值,继续增加至1.6 m时,列车将脱轨;轨道板和桥梁的竖向振动随着离缝长度的增大显著增大,振动骤增会对轨道以及桥梁的耐久性产生不利影响,建议离缝长度检修限值可设为1.2 m,并应重点关注轨道板端部自密实混凝土界面脱空情况。
关键词:轨道工程; 动力响应; 简支桥梁; 板边离缝; 扣件损伤中图分类号: U213.2; U213.9+12 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523(2020)04-0807-08DOI:10.16385/ki.issn.1004-4523.2020.04.019引言中国高速铁路网中,桥梁占比平均达50%以上,其中90%的桥梁为32 m双线无砟轨道简支梁[1]。
为消除钢轨接头带来的轮轨动力冲击,减少后期养护工作量,通常采用无砟轨道无缝线路。
如中国具有自主知识产权的桥上CRTSⅢ型单元板式无砟轨道,其采用分块式结构,底座板与自密实混凝土层间设置中间隔离层[2],利用限位挡台传递轨道纵横向荷载。
扣件胶垫频变特性对车辆-轨道-桥梁耦合振动影响
扣件胶垫频变特性对车辆-轨道-桥梁耦合振动影响
崔巍涛;刘林芽;秦佳良
【期刊名称】《北京交通大学学报》
【年(卷),期】2022(46)4
【摘要】为了研究扣件胶垫频变特性对车辆、轨道和桥梁振动的影响规律,以高速铁路WJ-7型扣件胶垫为研究对象,通过其动态力学性能试验,结合温频等效原理、WLF方程与FVMP模型,预测和表征了扣件的宽频动力特性,并将FVMP模型代入建立的车辆-轨道-桥梁耦合振动时域模型中进行分析.研究结果表明:扣件动参数对频率有明显的依赖性,采用FVMP模型可以在宽频范围准确描述其动态力学性能.考虑扣件胶垫的频变特性时,从时域响应来看,轮轨力、扣件力、钢轨加速度、钢轨位移、轨道板位移和桥梁加速度明显增大,其中轮轨力和扣件力峰值分别增大9.53%和4.80%.从频域响应来看,扣件胶垫频变特性主要对结构的中高频振动产生影响,钢轨在整个中高频振动明显加剧,轨道板和桥梁在轮轨耦合系统的固有频率63 Hz附近处振动明显增大.因此,为提高预测的精度,在车辆-轨道-桥梁的振动响应求解时有必要考虑扣件胶垫的频变特性.
【总页数】10页(P95-104)
【作者】崔巍涛;刘林芽;秦佳良
【作者单位】华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】U213
【相关文献】
1.扣件胶垫刚度频变的车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析
2.Vossloh300型扣件胶垫刚度频变特性对高铁高频振动的影响
3.扣件胶垫频变动力性能对钢轨垂向振动特性影响分析
4.扣件胶垫温变特性对车辆-轨道垂向耦合动力响应的影响分析
5.扣件胶垫温变特性对车辆-轨道-桥梁耦合振动响应的影响研究
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高速铁路扣件的电气性能及影响因素分析
高速铁路扣件的电气性能及影响因素分析随着高速铁路技术的不断发展,扣件作为高速铁路轨道固定系统的重要组成部分,承担着连接铁轨、固定轨道和传导电流的关键角色。
电气性能是评价高速铁路扣件性能的重要指标之一。
本文将对高速铁路扣件的电气性能及其影响因素进行分析。
首先,高速铁路扣件的电气性能主要涉及导电性、耐电弧性和耐蚀性。
导电性是指扣件在正常使用过程中传导电流的能力,直接影响铁路电路的安全性能。
耐电弧性是指扣件在发生电弧故障时的耐受能力,保证铁路交通的稳定性。
耐蚀性是指扣件在恶劣环境下长期使用时受腐蚀的能力,直接关系到扣件寿命和维修成本。
其次,高速铁路扣件的电气性能受多个因素的影响。
首先是材料因素。
扣件材料的导电性、电弧耐受能力和耐蚀性决定了扣件的电气性能。
一般来说,铜和铝等导电性能好的材料常被用于高速铁路扣件,而耐电弧性能强且耐腐蚀的不锈钢也是常见的选择。
其次是表面处理。
表面处理可以改善扣件的导电性和耐蚀性能,如镀层处理等。
另外,安装压力和接触电阻也会影响扣件的电气性能。
过大的安装压力可能导致接触电阻增大,从而影响扣件的导电性能。
此外,环境因素也是影响高速铁路扣件电气性能的重要因素之一。
高速铁路环境复杂,扣件经常处于恶劣的气象条件下,如高温、湿润和腐蚀性气体等。
这些因素会导致扣件表面的腐蚀和氧化现象,降低扣件的导电性能和耐腐蚀性能。
因此,对于高速铁路扣件的材料选择和表面处理需要特别注意环境因素的影响。
此外,扣件的结构设计也会影响其电气性能。
扣件的结构参数、连接方式和连接位置等都会对电气性能产生影响。
例如,合理的结构设计可以提高扣件的导电性能和耐电弧性能,减少接触电阻,降低电气故障的发生概率。
此外,高速铁路扣件的安装质量、维护保养和定期检测也是影响电气性能的因素。
安装质量不合格可能导致扣件的接触不良或者结构松动,从而影响其导电性能。
定期检测和维护保养可以及时发现和修复扣件的故障,确保其良好的电气性能。
综上所述,高速铁路扣件的电气性能及其影响因素包括材料因素,如导电性、耐电弧性和耐蚀性;表面处理;安装压力和接触电阻;环境因素,如气候条件和腐蚀性气体;结构设计;安装质量、维护保养和定期检测等。
基于扣件FVMP模型的车-轨耦合随机振动分析
基于扣件FVMP模型的车-轨耦合随机振动分析刘林芽;卢沛君;秦佳良【摘要】针对高速铁路钢轨扣件,结合其动态力学性能试验,基于高阶分数阶导数理论建立扣件动参数频变FVMP模型,并将该模型应用于车辆-轨道随机振动模型中,采用格林函数法及虚拟激励法分析扣件动参数频变对车辆及钢轨结构振动的影响.计算结果表明:扣件的动参数对频率和温度具有明显的依赖性,而高阶分数阶导数FVMP模型能准确表征这种力学行为;扣件动参数的频变特性对车体的垂向振动无较大影响,但对频率在20~70 Hz范围内的转向架随机振动有一定影响;考虑扣件动参数频变特性后轮对与钢轨振动所受影响较大,轮对加速度功率谱密度在中频段的峰值相差64.2%,钢轨加速度功率谱密度在中频段的峰值相差55.2%;扣件FVMP 模型得到的轮轨随机振动频域分布向高频偏移,且中高频段内轮轨振动响应减小;忽视扣件动参数随频率变化的特性将难以准确表征轮轨中高频段内的振动响应.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】8页(P93-100)【关键词】扣件FVMP模型;动参数频变;车-轨耦合;格林函数法;随机振动【作者】刘林芽;卢沛君;秦佳良【作者单位】华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】U213.53随着我国轨道交通建设的飞速发展,高速铁路引发的轮轨振动和噪声问题也引起了社会的广泛关注。
扣件系统作为钢轨与轨下基础的连接部分,其力学行为与轮轨的振动特性息息相关[1]。
杨吉忠等[2]基于车辆-轨道耦合动力学理论分析扣件刚度对轮轨动力特征的影响,发现扣件刚度的增加会影响短波不平顺激起的最大轮轨力。
张迅等[3]研究了扣件动参数对3 m铁路箱梁轮轨作用力的影响,结果表明扣件刚度增大会使轮轨力的峰值频率向右偏移。
扣件失效对高速列车
第17卷第6期铁道科学与工程学报Volume17Number6 2020年6月Journal of Railway Science and Engineering June2020 DOI:10.19713/ki.43−1423/u.T20190872扣件失效对高速列车−无砟轨道−桥梁系统垂向振动响应的影响周钦悦,刘林芽,龚凯,秦佳良(华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013)摘要:采用动柔度思想,通过建立高速列车−无砟轨道−桥梁系统垂向耦合频域分析模型来求解在单个或连续多个扣件失效下无砟轨道-桥梁系统的动柔度幅值、相位和纵向衰减率,对比分析无扣件失效、单个扣件失效及连续扣件失效等工况对系统在较宽频范围内动力学响应的影响规律。
研究结果表明:无砟轨道结构其支撑的连续性在扣件失效下遭到破坏,钢轨、轨道板、底座层和桥梁的动力学响应增量明显;随着扣件失效数目的增多,各结构的动柔度幅值增长明显,其最大主频前移;由于扣件失效造成钢轨纵向衰减率在较高频段时相对减弱,且相位角提前出现跃升现象;轮轨接触力最大幅值由于扣件失效而略微降低,在车体激励下的钢轨加速度整体向低频移动;计算结果显示,扣件连续失效对系统频域下振动响应影响明显,严重影响桥上无砟轨道几何形位,对行车安全形成一定隐患。
关键词:高速铁路;频域分析;动柔度法;扣件失效;耦合振动中图分类号:U233文献标志码:A文章编号:1672−7029(2020)06−1337−09Influence of fastener failure on vertical vibration responses of the high-speedtrain-ballastless track-bridge coupled systemZHOU Qinyue,LIU Linya,GONG Kai,QIN Jialiang(Ministry of Education,Engineering Research Center of Railway Environment Vibration and Noise,East China Jiaotong University,Nanchang330013,China) Abstract:Based on the concept of dynamic flexibility,the coupled vertical dynamic frequency domain analysis model of high-speed train-ballastless track-bridge system was established to solve the dynamic flexibility amplitude,phase and longitudinal attenuation rate of ballastless track-bridge system under single or continuous multiple fasteners failures.The influence trends of dynamic responses of the system under the conditions of no fastener failure,single fastener failure and continuous fastener failures were compared and analyzed in a wider frequency range.The results show that the continuity of the support of ballastless track structure is destroyed under the failure of fasteners,and the dynamic response increments of rails,track slabs,supporting layers and bridges are considerable;with the increase of the number of failed fasteners;the dynamic flexibility amplitude of each structure increases obviously,and its maximum principal frequency moves forward;the longitudinal attenuation rate of rails decreases relatively in the high frequency band due to the failure of fasteners,and the dynamic response increments of rails,track slab,supporting layer and bridge are significant.The phase angle jumps ahead of time;the maximum amplitude of wheel-rail contact force decreases slightly due to the failure of收稿日期:2019−10−08基金项目:国家自然科学基金资助项目(51578238,51968025);江西省自然科学基金重点资助项目(20192ACBL20009);江西省重点研发计划资助项目(20181BBE50013)通信作者:刘林芽(1973−),男,江西樟树人,教授,博士,从事轨道交通环境振动与噪声研究;E−mail:***************铁道科学与工程学报2020年6月1338fasteners,and the rail acceleration moves to low frequency as a whole under the excitation of the car body;the calculation results show that the continuous failure of fasteners has a significant impact on the vibration responses of the system in the frequency domain,seriously affecting the geometric shape and position of ballastless track on the bridge,thus forming a certain hidden danger to the driving safety.Key words:high-speed railway;frequency analysis;dynamic flexibility method;fastener failure;coupled vibration随着国民经济不断提升,高速铁路发展势头迅猛。
考虑徐变影响的车—线—桥耦合有限元分析
考虑徐变影响的车—线—桥耦合有限元分析本文以“考虑徐变影响的车线桥耦合有限元分析”为核心,结合相应文献进行系统的探讨。
现代高速公路项目的修建,跨越河流、山脉时,往往需要施工桥梁,通常桥梁主体结构需要悬索桥、斜拉桥以及吊索桥等形式。
车线桥系统作为桥梁的重要组成部分,必须确保桥梁的安全性、稳定性和可靠性。
因此,它需要进行有限元分析,以确保整个系统能够在超载、振动等条件下保持安全可靠性。
有限元分析在车线桥系统中,必须要考虑到桥梁受力或受力变形时,会产生徐变影响,这非常重要,因为徐变影响会影响到桥梁的安全性、稳定性和可靠性。
针对徐变的特征,有限元分析在桥梁设计中考虑徐变的方法有以下几种:(一)直接考虑桥梁徐变影响:这种方法是最常用的,通过计算出桥梁的徐变距离,进而在结构受力或受力变形时予以考虑。
(二)通过结构参数调节考虑徐变影响:这种方法可以通过调整桥梁的支撑结构参数,如支撑横跨、支护面等,以考虑桥梁徐变影响。
(三)通过采用有限元分析软件考虑徐变影响:有限元分析软件可以通过提供的徐变数据,帮助结构工程师们更好地模拟桥梁的徐变情况;(四)采用实验方法考虑徐变影响:采用实验方法对桥梁进行实验,以获取桥梁徐变情况,可以更准确地考虑徐变影响。
因此,考虑徐变影响是必不可少的,以确保桥梁能够在超载、振动等条件下保持安全可靠性。
但是,在实际工程中,很少采用有限元分析软件或实验测试的方法考虑徐变影响,这是该领域研究的重要课题。
本文以考虑徐变影响的车线桥耦合有限元分析为核心,系统总结以上四种考虑徐变影响的方法,努力研究实际工程中的应用,进一步推动有限元分析在车线桥系统中的应用,以实现安全、可靠、稳定的桥梁设计。
综上所述,本文通过系统地论述了考虑徐变影响的车线桥耦合有限元分析,明确提出了考虑徐变影响的四种方法,努力推动有限元分析在车线桥系统中的应用,以保证桥梁设计安全可靠。
扣件弹性失效对车辆-轨道系统动态特性影响研究
扣件弹性失效对车辆-轨道系统动态特性影响研究赵灵健;谭大正【摘要】通过有限元ANSYS和多体动力学SIMPACK联合仿真,运用车辆-轨道耦合动力学理论,实现车辆-轨道耦合振动整体模型,计算分析扣件失效对车辆及轨道的各项动力学性能指标的影响.研究结果表明:弹性扣件失效引起轨道结构刚度不平顺,尤其是连续失效状态下,加剧轮轨间相互作用,增大了轨道结构,尤其是钢轨、扣件弹性失效点处相邻扣件的动力响应,加速轮轨系统各个部件的损害,但对行车平稳性的影响不大,且在低速状态下,速度对弹性失效相邻扣件节点的支反力变化幅值的影响相对较小.【期刊名称】《安徽建筑》【年(卷),期】2015(022)006【总页数】3页(P105-106,136)【关键词】弹性扣件失效;车轨耦合;车辆-轨道系统【作者】赵灵健;谭大正【作者单位】同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海200092;铁道第三勘察设计院集团有限公司城交分院,天津300142【正文语种】中文【中图分类】U2311 研究背景由于轨道交通带来的诸多便利,其迅猛发展的同时,随之产生的振动和噪声对周围环境影响问题变的愈发突出。
通常,从振源处进行主动减振[1]是较为经济有效的办法,其中,对轨道系统进行减振处理的措施居多。
扣件作为轨道结构重要组成部件,通常是使用减振扣件或设置减振性能的扣件垫板来获得对应的支承刚度[2]。
然而,随着轨道交通线路的长期运营,在高强度、高密度的动态力作用下,轨道结构的轨下基础受到很大的冲击和振动,导致扣件的松脱,甚至失效。
与此同时,提供弹性的橡胶垫板的耐久性、抗拉压性随时间有着不同程度的降低。
近年来,多数学者对于不同轨下支承状态的动力性能进行了一定研究[3-7],通过建立各种动力学模型,进行相应的数值模拟仿真分析。
其对于轨下支承更多关注的是轨枕悬空状态下的系统响应,且研究对象以轨道结构的影响变化居多。
然而随着地铁无砟轨道的大范围铺设,有必要针对地铁扣件支承失效状态下车辆-轨道系统的动态响应变化做进一步的研究。
扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响
表面技术第53卷第1期扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响朱琪1,2,谢俊1,2,张威1,2,庹军波1,2(1.重庆工商大学 制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室,重庆 400067;2.重庆工商大学 机械工程学院,重庆 400054)摘要:目的研究扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响,获得抑制钢轨波磨的有效措施。
方法建立小半径曲线DTVI2扣件的轮轨系统有限元模型,对扣件系统进行实体化建模,考虑轨下垫板之间的接触情况,同时模拟扣件系统中弹条预紧作用。
采用复特征值分析和瞬时动态分析研究轮轨系统的摩擦自激振动特性,并将预测结果与现场测试结果对比,揭示该区段钢轨波磨产生的原因。
最后开展轨下垫板材料属性以及扣件结构参数的影响分析,获得其对钢轨波磨的影响。
结果轮轨间饱和蠕滑力引起轮轨系统发生频率为500 Hz的不稳定振动,会导致波长为30 mm的钢轨波磨。
轨下垫板杨氏模量在10~50 MPa区间,等效阻尼比先从‒0.015 2减小到‒0.016 9又增大到‒0.014 2;阻尼系数在0~0.000 1区间内,等效阻尼比从‒0.016 9增大到‒0.010 2;轨下垫板泊松比的变化没有引起系统等效阻尼比发生明显的变化;扣件间距在575~675 mm区间内,等效阻尼比从‒0.016 3降低到‒0.019 0;等效阻尼比随着弹条预紧力的增大而增大。
结论选取合适的轨下垫板杨氏模量可以减轻由轮轨摩擦自激振动导致的钢轨波磨;提高阻尼系数对轮轨系统的自激振动具有较强的抑制作用;而轨下垫板的泊松比对钢轨波磨的影响较小;适当减小扣件间距可以略微降低钢轨波磨的产生趋势;增大弹簧预紧力可以抑制由轮轨系统摩擦自激振动导致的钢轨波磨。
关键词:钢轨波磨;摩擦自激振动;扣件结构;弹条预紧力;数值仿真中图分类号:TH117 文献标志码:A 文章编号:1001-3660(2024)01-0078-09DOI:10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.01.007Influence of Fastener Parameters on Rail Corrugationof Sharp Radius Curve TrackZHU Qi1,2, XIE Jun1,2, ZHANG Wei1,2, TUO Junbo1,2(1. Chongqing Key Laboratory of Manufacturing Equipment Mechanism Design and Control, ChongqingTechnology and Business University, Chongqing 400067, China; 2. College of Mechanical Engineering,Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400054, China)ABSTRACT: Rail corrugation is one of the most serious rail damage problems. The rail surface appears to have wave-shaped uneven wear. The train through the rail corrugation line causes the vehicle violent vibration, which not only affects the running condition of the train, but also leads to derailment accidents in serious cases. In recent years, researchers have proposed various收稿日期:2022-11-26;修订日期:2023-05-16Received:2022-11-26;Revised:2023-05-16基金项目:重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202200846);国家自然科学基金(52005065);重庆工商大学高层次人才科研启动项目(CTBU950322041)Fund:The Science and Technology Research Program of Chongqing Municipal Education Commission (KJQN202200846); the National Natural Science Foundation of China (52005065); the Chongqing Technology and Business University High-level Talent Research Start-up Project (CTBU950322041)引文格式:朱琪, 谢俊, 张威, 等. 扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响[J]. 表面技术, 2024, 53(1): 78-86.ZHU Qi, XIE Jun, ZHANG Wei, et al. Influence of Fastener Parameters on Rail Corrugation of Sharp Radius Curve Track[J]. Surface第53卷第1期朱琪,等:扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响·79·suppression and mitigation measures for rail corrugation. Related research shows that the impact of track structure on rail corrugation is particularly obvious. The paper aims to study the influence of fastener parameters on rail corrugation of the sharp radius curve track, and put forward effective measures to suppress the rail corrugation.Based on the theory of frictional self-excited vibration, a finite element model of the wheel-rail system on the sharp radius curve track supported by DTVI2 fasteners was established. In the finite element model, the rail pad was represented with solid element, the frictional contact between the rail and the pad was fully considered, while the spring preload was applied to simulate the preload effect of the clips on the rail. The friction self-excited vibration characteristics of the wheel-rail system of the metro vehicle were studied through complex eigenvalue analysis and transient dynamic analysis. The complex eigenvalue analysis results showed that the wheel-rail system occurred with an unstable vibration frequency of 499.46 Hz. The modal analysis showed that the deformation occurred mainly on the inner wheel and low rail, which indicated that the rail corrugation was most likely to occur on the low rail under the same line conditions. The transient dynamic analysis results showed that a self-excited vibration with a principal frequency of 504.64 Hz occurred in the low rail, which was close to the frequency of self-excited vibration obtained from the complex eigenvalue analysis. Therefore, it could be inferred that the frictional self-excited vibration with a frequency of about 500 Hz occurred in this section of the wheel-rail system was the main cause of rail corrugation. A long-term investigation of rail corrugation characteristics of Chengdu Metro Line 6 was carried out. The finite element prediction results were compared with the field test results, and the root cause of rail corrugation in this section was revealed. Finally, a parametric analysis of the material properties of the under-rail pads and the structural parameters of the fasteners was carried out with the finite element model, and the variation law of their effects on rail corrugation was obtained.On the sharp radius curve track supported by DTVI2 fasteners, the self-excited vibration at 500 Hz was excited by saturation creep force between the wheels and rails in the wheel-rail system. This unstable vibration would cause the wheelset-track system to produce rail corrugation with wavelength of 30 mm. When the Young's modulus of the under-rail pad is in the range of10 MPa to 50 MPa, the equivalent damping ratio first decreased from –0.015 2 to –0.016 9 and then increased to –0.014 2. Thedamping factor varied from 0 to 0.000 1, and the equivalent damping ratio of the unstable vibration of the wheel-rail system increased from –0.016 9 to –0.010 2. The change in Poisson's ratio did not cause a significant change in the equivalent damping ratio of the system. The fastener spacing varied between 575 mm and 675 mm, and the equivalent damping ratio also decreased from –0.016 3 to –0.019 0 with increasing fastener spacing. At the same time, the equivalent damping ratio increased with the increase of the clips preload. Results show that selecting a appropriate Young's modulus of the under-rail pad can reduce the occurrence probability of rail corrugation caused by wheel-rail friction self-excited vibration. The higher damping coefficient of the under-rail pad has a certain suppression effect on the self-excited vibration of the wheel-rail system. Poisson's ratio has less effect on the occurrence of rail corrugation on the small radius curve track. Reducing the fastener spacing can slightly reduce the tendency of rail corrugation. Increasing the clips preload can suppress the rail corrugation caused by the frictional self-excited vibration of the wheel-rail system.In this study, based on the mechanism study of rail corrugation, several main factors in rail fasteners are considered to influence the law of rail corrugation. This study provides reference for proposing the optimal design of rail support structure to suppress rail corrugation.KEY WORDS: rail corrugation; frictional self-excited vibration; fastener parameters; clips preload; numerical simulation随着轨道交通的快速发展,车辆运行环境和轨道结构逐渐复杂化,导致轮轨损伤问题越发严重,钢轨波磨作为其中最为严重的一种损伤问题,受到广大研究人员的关注。
车桥耦合对桥梁的动力作用及其对基底边坡的稳定性影响【土木工程专业优秀论文】
桩基础按照传递荷载位置的不同,分为摩擦状和端承桩,摩擦桩通过桩身与桩底把上部传下来的荷载传递给土体,而端承桩只通过桩底传递荷载。以下把桩一土间考虑接触的称为摩擦桩,把桩一土间不考虑接触的称为端承桩。在建立模型时,摩擦桩桩与土之间设置了接触单元,而端承桩桩与土之间没有共同节点,各自受力,不传递荷载。
在采用相同a类土体情况下,摩擦桩和端承桩在传下来的荷载作用下得到的边坡及预应力锚索受力情况如图5.27、5.28所示:
第五章车桥耦合对桥梁的动力作用及其对边坡的稳定性影响
图5-8边坡模0边坡内预加锚索模型图示
本次分析中,桥梁模型被划分为1955个单元,结点数为1982个。边坡模型被划分为4283个单元,结点数为4133个。
图5-13不平顺波长A与轮轨间作用力功率谱之间的关系图
(3)从轨道不平顺频率∞与轮轨间作用力功率谱PSD之间的关系上看,如图5—14所示,SWJ型,TGV型车辆在影响轮轨间作用力功率谱PSD的频率段,随频率的增大轮轨作用力降低,轮轨间作用力功率谱PSD最大值分别为5.50E+08N2/I-lz、5.50E+09N2/Hz:
TGV44000
5×1073.8x104
经过计算可得到铁路车辆SWJ型、HSC型,TGV型中速车辆速度在80km/h、120km/h、160km/h(图中分别为系列一、二、三)下,波长A(取值为1,--45m)与轮轨间作用力功率谱PSD、轨道不平顺频率CO与轮轨间作用力功率谱PSD之间的关系,如图5—13、5-14所示,从图示中可得到如下结论:
57
11~12号墩间边坡高约80m,极不稳定。故选用土体粘聚力及内摩擦角如下
表5-8土体模型参数表
模型编号内聚力口a)摩擦角(deg)
a1700030
扣件失效对地铁整体道床动力性能的影响
第51卷第4期2020年4月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.4Apr.2020扣件失效对地铁整体道床动力性能的影响魏纲1,2,董北北2,蒋吉清1,苏鑫杰2,王立忠2,丁智1(1.浙江大学城市学院工程学院,浙江杭州,310015;2.浙江大学建筑工程学院,浙江杭州,310058)摘要:为研究扣件失效对地铁整体道床轨道及车体振动性能的影响,基于结构动力学理论建立地铁列车−整体道床(隧道衬砌)耦合分析模型,采用弹簧阻尼模拟土体,采用模态分析和Newmark 法求解动力响应,研究列车速度、扣件失效数量和轨道不平顺对地铁车轨振动的影响。
研究结果表明:扣件失效会加剧系统振动响应,对车体加速度影响较显著,但对钢轨位移和轮轨接触力的影响相对较小;列车速度对钢轨位移和邻近扣件反力的影响较小,对车体加速度和衬砌加速度影响显著;随着失效扣件数量增加,车体竖向加速度等系统动力响应增幅明显;在考虑轨道不平顺的情况下,扣件失效会加大钢轨加速度和衬砌加速度的振级,而车体竖向加速度可作为确定失效扣件位置的敏感指标;扣件失效会增大邻近扣件的受力,造成二次失效,影响乘客舒适性和周围环境振动,需要及时检修,保障地铁正常运行。
关键词:地铁列车;整体道床轨道;扣件失效;振动;敏感指标中图分类号:TU 311.3文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号:1672-7207(2020)04-1154-09Influence of fastener failure on dynamic performance of metromonolithic track systemWEI Gang 1,2,DONG Beibei 2,JIANG Jiqing 1,SU Xinjie 2,WANG Lizhong 2,DING Zhi 1(1.School of Engineering,Zhejiang University City College,Hangzhou 310015,China;2.College of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)Abstract:In order to study the influence of fastener failure on the dynamic performance of metro train/monolithic track system,a metro vehicle-monolithic bed(tunnel lining)coupling system model was established based on structural dynamics theory.The spring damping was used to simulate the soil.Modal analysis and Newmark method were adopted to solve the dynamic responses.The effect of train speed,fastener failure number and track irregularity on vibration response of train-track system was studied.The results show that the fastener failure can aggravate the vibration responses of metro train-track system,especially the carriage acceleration,but it has less effect on the rail displacement and the train/track reaction force.Train speed can barely affect the rail displacementDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.04.030收稿日期:2019−05−09;修回日期:2019−08−10基金项目(Foundation item):浙江省自然科学基金资助项目(LY17E080005);国家自然科学基金资助项目(51508506);杭州市科技计划项目(20191203B40,20160533B94)(Project(LY17E080005)supported by Natural Science Foundation of Zhejiang Province;Project(51508506)supported by the National Natural Science Foundation of China;Projects(20191203B40,20160533B94)supported by the Science and Technology Commission of Hangzhou Municipality)通信作者:蒋吉清,博士,副教授,从事地铁车轨振动等研究;E −mail :****************.cn第4期魏纲,等:扣件失效对地铁整体道床动力性能的影响and the reaction force of the adjacent fasteners,but has significant influence on the acceleration of the carriage and lining.With the increase of fastener failure number,the dynamic responses of the system increase greatly, especially the vertical acceleration of the carriage.By considering the track irregularity,the fastener failure can increase the vibration level of rail acceleration and lining acceleration.The fastener failure can lead to the new damage caused by the increase in the reaction force of the adjacent fastener,and it has adverse influence on the passenger comfort and the ambient vibration.Therefore,it is necessary to check and repair in time to ensure the normal operation of the metro line.Key words:metro train;monolithic bed track;fastener failure;vibration;sensitive index近年来城市人口急剧增长,给城市交通带来了巨大压力。
轨道交通减振扣件对列车稳定性影响对比测试
轨道交通减振扣件对列车稳定性影响对比测试刘长卿;祝文英;夏丹;商卫纯;孙晓明【摘要】为研究GH-1轨道交通新型减振扣件对列车稳定性的影响,进行轨道行车稳定性试验,测试列车通过不同轨道减振扣件区时转向架及车厢的横向和垂向振动加速度,与现行国际规范及国家标准规定的列车运行安全性和平稳性指标进行对比,并比较分析列车在不同扣件区的振动加速度响应.结果表明,列车通过GH-1新型轨道减振扣件区时,列车安全性和平稳性能够满足标准规定的限值,且车体的横向和垂向振动响应以及转向架的横向振动响应相对于列车通过国内常用的DT系列某型号扣件区时更小,列车稳定性更好.该结果对GH-1轨道交通新型减振扣件的使用安全具有参考价值.%To study the influence of GH-1 rail vibration damping fasteners on train operation stability,the train stability tests are carried out.The lateral and vertical vibration accelerations of the bogie and carriage are measured when the train passes the track area with different damping fasteners.The safety and stability indexes of the train in operation are analyzed and compared with those given in international standard and domestic standard. It is concluded that the train safety and stability can meet the standards when passing through the track area with GH-1 rail vibration damping fasteners, and the vibration accelerations of the bogie and carriage are smaller than that with DT fasteners.Thus,the train operation stability is good.The conclusion is meaningful for the design and safety application of the new damping fasteners.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】5页(P91-95)【关键词】振动与波;轨道交通;新型减振扣件;试验研究;列车稳定性【作者】刘长卿;祝文英;夏丹;商卫纯;孙晓明【作者单位】上海市环境科学研究院,上海200233;上海城市环境噪声控制工程技术研究中心,上海200233;上海市环境科学研究院,上海200233;上海城市环境噪声控制工程技术研究中心,上海200233;上海市环境科学研究院,上海200233;上海城市环境噪声控制工程技术研究中心,上海200233;宁波市环境保护科学研究设计院,浙江宁波315012;上海市环境科学研究院,上海200233;上海城市环境噪声控制工程技术研究中心,上海200233【正文语种】中文【中图分类】X593;TB535城市轨道交通具有便捷、快速、准时、节能的诸多优势,可以有效缓解地面交通拥堵。
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本文建立了地铁 车 辆-轨 道-桥 梁 耦 合 振 动 分 析 模 型 ,以 轨 道 不 平 顺 作 为 系 统 的 激 励 源 ,研 究 重 庆 某 地 铁 线3种不同扣件类 型 对 车-线-桥 耦 合 振 动 的 动 力 学 特 性的影响,并提出地 铁 线 路 高 架 桥 上 无 砟 轨 道 扣 件 参 数 选 取 建 议 ,以 供 我 国 高 架 桥 上 扣 件 设 计 时 参 考 。
阻 尼/(kN·s·m-1)
垂向
横向
垂向
横向
9.90
1.93
DTⅦ2
21.20
摘 要:通过多体动力学仿真软件 UM 和有限元分析软件 ANSYS联合建立了地铁车辆-轨道-桥梁耦合振动分析模 型,研究了重庆某地铁 A 型车辆在高架桥段 DTⅥ2、DTⅦ2和剪切型3种不同类型扣件系统下车-线-桥耦合振动的动力 学特性。研究表明,3种不同扣件系统对车辆振动 响 应 影 响 较 小,对 桥 跨 中 位 置 的 钢 轨、扣 件、桥 面 振 动 响 应 影 响 较 大。 综合考虑不同扣件系统对车辆和桥跨 中 位 置 的 钢 轨、扣 件、桥 面 产 生 振 动 响 应 的 影 响,若 侧 重 减 小 钢 轨 振 动,建 议 采 用 DTⅦ2扣 件 ;若 侧 重 减 小 扣 件 受 力 和 桥 梁 振 动 ,则 建 议 采 用 剪 切 型 扣 件 。
收 稿 日 期 :2016-07-15 作 者 简 介 :许 孝 堂 (1987-)男 ,工 程 师 。
图 1 车 -线 -桥 耦 合 振 动 仿 真 理 论 模 型
车-线-桥耦合振动分析 模 型 主 要 由 3 个 子 系 统 组 成:车辆子系统、轨 道 子 系 统 和 桥 梁 子 系 统。 其 中,车 辆子系统在 UM 中建立,每 列 车 由 车 体、转 向 架、轮 对 以及一系和二 系 的 弹 簧-阻 尼 悬 挂 装 置 组 成 多 自 由 度 振动系统[5],列 车 各 部 件 均 按 刚 体 考 虑 (忽 略 弹 性 变 形)。考虑了 轮 轨 接 触 几 何 的 非 线 性、横 向 止 挡 非 线 性 、牵 引 拉 杆 非 线 性 以 及 减 振 器 的 部 分 非 线 性 特 性 ,轮 轨接触力基于多点非椭圆接触模型求解 。 [6]
关 键 词 :地 铁 车 辆 ;扣 件 参 数 ;车 -线 -桥 耦 合 动 力 学 ;特 性 中 图 分 类 号 :U270.1+1 文 献 标 志 码 :B
地铁是城市轨道 交 通 的 一 种 重 要 形 式,能 够 实 现 快捷、安全、舒适地运 送 旅 客,但 是 地 铁 在 运 行 过 程 中 也存在振 动 噪 声 等 问 题。 研 究 表 明:车-线-桥 系 统 具 有复杂性和 随 机 性 。 [1] 然 而,在 传 统 的 车 桥 振 动 研 究 中,常用移动的 恒 定 载 荷 代 替 车 辆 对 桥 梁 的 作 用 , [2-4] 没有同 时 考 虑 车-线-桥 三 者 间 的 耦 合 作 用。 实 际 上, 车 辆 、轨 道 和 桥 梁 并 不 是 孤 立 的 系 统 ,尤 其 是 当 车 辆 通 过 桥 梁 时 ,车 辆 周 期 性 的 轮 轨 作 用 将 引 起 桥 梁 的 共 振 , 桥梁的振动又将对车辆的运行品质产生影响。因此, 在研究车辆的运行安 全 性、平 稳 性 和 车 辆 对 轨 道 动 态 作 用 时 ,很 有 必 要 考 虑 车 -线 -桥 耦 合 振 动 的 影 响 。
1 车 -线 -桥 耦 合 振 动 分 析 模 型
重庆 某 地 铁 A 型 车 辆 编 组 形 式 为:Tc1-Mp1-M1- M2-Mp2-Tc2。其中 Tc为 拖 车 (带 司 机 室 ),Mp 为 动 车(带受电弓),M 为动 车。 运 用 多 体 动 力 学 仿 真 软 件 UM 和有限元分析软件 ANSYS,建 立 地 铁 车 辆-轨 道- 桥梁耦合振动分析模型,其理论模型如图 1所示。
在 桥 梁 子 系 统 中 ,首 先 采 用 空 间 梁 单 元 在 AN- SYS中 建 立 32 m 简 支 梁 的 有 限 元 模 型 ;然 后 运 用 集 中质量矩阵以及模态缩减法保留对结构响应影响较
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铁 道 车 辆 第 55 卷 第 5 期 2017 年 5 月
大 的 模 态 信 息[7],形 成 适 合 UM 软 件 动 力 学 仿 真 的 模 态 文 件 ;最 后 采 用 墩 底 的 地 基 系 数 施 加 约 束 ,瑞 利 阻 尼 比 取 0.02,桥 面 二 期 恒 载 作 为 均 布 质 量 分 配 到
试 验 研 究
铁 道 车 辆 第 55 卷 第 5 期 2017 年 5 月
文 章 编 号 :1002-7602(2017)05-0001-04
不同扣件参数对车-线-桥耦合 动力学特性的影响
许 孝 堂1,王 黎 明1,邢 俊2,吴 磊3
(1.中车青岛四方车辆研究所有限公司 减振事业本部,山东 青岛 266031; 2.西南交通大学 高速铁路线路教育部重点实验室,四川 成都 610031; 3.西南交通大学 机械工程学院,四川 成都 610031)
主 梁 节 点 上 。 [8] 按 照 上 述 理 论 模 型 建 立 的 重 庆 某 地 铁 A 型 车 6 辆 编 组 的 车 -线 -桥 耦 合 振 动 分 析 模 型 如 图 3所示。
图 2 3 种 不 同 扣 件 系 统 结 构 图
扣件 类型
表 1 3种不同类型扣件系统的参数
刚 度/(kN·mm-1)