车辆蛇形运动稳定性及运行振动分析
抗蛇行减振器对高速列车运行平稳性的影响研究
抗蛇行减振器对高速列车运行平稳性的影响研究抗蛇行减振器对高速列车运行平稳性的影响研究摘要：高速列车运行时的震动问题一直是一个亟待解决的难题。
通过对不同类型的抗蛇行减振器的研究和实验，可以有效提高列车的运行平稳性。
本研究旨在探讨抗蛇行减振器对高速列车运行平稳性的影响，并给出相关分析和实验结果。
引言：高速列车已经成为现代交通领域的重要组成部分。
然而，由于列车在高速运行过程中会出现蛇行现象，给乘客和行车安全带来很大的困扰。
因此，研究如何改善列车的运行平稳性是当前的热点问题。
抗蛇行减振器是一种应用于高速列车的减振装置，通过减少列车的震动来提高运行品质。
本研究旨在通过分析抗蛇行减振器对高速列车运行平稳性的影响，为高速列车的设计与改进提供理论依据。
方法：本研究采用了理论分析和实验验证相结合的方法进行研究。
首先，通过搭建数学模型来描述高速列车在运行过程中的动力学特性。
然后，基于这个模型，利用MATLAB仿真软件进行数值模拟，分析不同类型抗蛇行减振器的减振效果。
最后，设计实验样机并进行实际测试，验证数值模拟结果的正确性。
结果与讨论：通过数值模拟和实验测试，我们得出了以下结论：1. 抗蛇行减振器可以有效降低列车的振动幅度，提高运行平稳性。
2. 不同类型的抗蛇行减振器对列车的减振效果略有差异，需根据具体需求选择最适合的减振器类型。
3. 抗蛇行减振器的刚度和阻尼参数对减振效果有较大影响，需在设计中加以考虑。
4. 抗蛇行减振器对列车的质量分布和结构刚度也有一定影响，需结合车辆整体设计进行综合考虑。
结论：本研究通过理论分析和实验验证，证明了抗蛇行减振器对高速列车运行平稳性的积极影响。
在设计和改进高速列车时，应充分考虑抗蛇行减振器的选择和参数优化，以提高列车的运行品质。
展望：尽管本研究已经取得了一定的成果，但仍存在一些局限性。
未来的研究可以从以下几个方面进行拓展：1. 进一步优化抗蛇行减振器的结构和参数，提高减振效果。
2. 研究不同工况下抗蛇行减振器的性能，完善其在实际运行中的应用。
整车性能分析-蛇行分析
４
分析软件
MSC.ADAMS/CAR
５
数据需求
见整车参数表。
6
分析结果处理
分析项目的评价指标
6.１
依据GB/T 6323.1-94 进行仿真分析，主要考察基准车速下的平均转向盘 转角、平均横摆角速度、平均车身侧倾角、平均侧向加速度、平均侧偏角。
参数 单位 参数意义
L
V Θ r φ ay β
[m]
根据下表的标准，重型卡车在蛇行仿真过程中，标桩距离定为50m，基 准车速定为50km/h。
汽车类型 轿车、轻型客车及最大总质量小于或等于2.5t的货车和越野汽车 中型客车及最大总质量大于2.5t而小于或等于6t的货车和越野汽车 大型客车及最大总质量大于6t而小于或等于15t的货车和越野汽车 特大型客车及最大总质量大于15t的货车和越野汽车 L(m) 30 基准车速(km/h) 65 50 60 50
３
分析流程
在整车数模完成后，根据各关键点的硬点坐标建立整车仿真分析模型，并 进行中间位置转向仿真分析，对整车性能进行摸底；在分析结果中暴露的问题 及时反馈给设计部门并提出解决方案，优化设计参数。 样车装好后，对于试验中暴露出的问题，调整模型中相关参数进行仿真分 析，找出问题的根源并提出解决方案，从而提高整车性能。
[km/h] [ °] [°/s] [ °] [m/s2] [°/g]
标桩距离
基准车速 平均转向盘转角 平均横摆角速度 平均车身侧倾角 平均侧向加速度 平均侧偏角
50
50 75.77 8.33 0.36 0.197 1.40
50
50 73.56 8.35 0.22 0.195 0.46
6.２
评价指标的获取
50
车辆轮对蛇行运动的周期解及稳定性分析
车辆轮对蛇⾏运动的周期解及稳定性分析３５８?《⼯程⼒学》增刊２００２年车辆轮对蛇⾏运动的周期解及稳定性分析刘兰（兰州铁道学院机械⼯程系，⽢肃兰州７３００７０摘要：应⽤中⼼流形⼀范式⽅法研究了客车轮对蛇⾏运动的周期解及稳定性，给出了轮对蛇⾏运动周期解振幅系数及其稳定性判据。
关键词：轮对：蛇⾏运动；中⼼流形；周期解；稳定性１引⾔具有⼀定形状的铁道车辆轮对，沿着平直钢轨滚动时，会产⽣⼀种振幅有增⼤趋势的运动。
轮对⼀⾯横向移动，⼀⾯⼜绕通过其质⼼的铅垂轴转动，这两种运动的耦合构成轮对的蛇⾏运动。
车辆蛇⾏运动的稳定性研究对提⾼车辆运⾏的安全性有重要的意义。
研究车辆蛇⾏运动稳定性时，⾸先必须考虑轮轨接触间的⼏何关系及物理关系特性。
本⽂以⼀⾼速客车轮对为研究对象，考虑⾮线性轮轨接触⼏何关系及轮缘⼒，利⽤中⼼流形⼀范式⽅法研究了列车轮对的周期运动及其稳定性判据。
这～研究⽅法可从理论上近似确定轮对蛇⾏运动的周期解。
２客车轮对蛇⾏运动的⼒学模型图１为⼀客车轮对蛇⾏运动的⼒学模型图ｈ“。
这⾥考虑⾮线性轮轨接解⼏何关系，假设轮对在直线轨道上等速运动。
图中ｖ表⽰车辆轮对的运⾏速度。
崮１备⽜牝明蚝仃廷明阴⼑罕俱型轮对的运动微分⽅程为彬鹄＋＋等¨２以÷训＋Ｅ堋ｙ）－ｏⅣ＋（～⼀％眠）ｙ＋２⼀。
（譬ｙ＋等矿）＋‘＝ｏ式（１）和（２）中，Ｋ，＝ｂｌ２Ｋ，，‘＝业３ｒｂｙ“－＾ｂ’ｚ￡ｙ２９＋纽ｖｂ：ｔ‰铷２＋互ｖ丝ｂｙ：＂（川，２）作者简介刘兰（１９６３５），⼥，⼭东东平⼈．兰州铁道学院⼯程师．从事车辆⼯程研究（Ｉ）（２）！三堡⽣堂！堕型！！丝羔⼆————————————————⼆—！三２Ｅ＝；（争⼀学）ｙ３，（ｉ＝１，２）（４）其中，。
表⽰轮对的质量；Ｊ为轮对的摇头转动惯量；Ｙ和矿分别为轮对的横摆和摇头坐标；ｒ为车轮滚动圆半径：６为轮对滚动圆距离之半；』，、／≥、⼛和⼛分别为纵向蠕滑系数、横向蠕滑系数、回转?横向蠕滑系数和⾃旋蠕滑系数；磊为踏⾯斜率；％为轴重；以为车轮踏⾯等效斜率；Ｋ，和Ｋｙ分别为轮对的纵向和横向定位刚度。
基于抗蛇行减振器实时特性的车辆动力学性能分析
】 ． ９ ９ ５ １ ４ ２ ． ０ ８ ２ ｌ ２
２ ． １ ７ ３ ６ ２ ２ ． ２ ５ ９ １ ｌ
垂 向 加速 度 （ ｍ／ ）
Ｆ一‘ 曲 线
０ ． ３ ２ ７ ０ ５ ０ ． ３ ４ ８ ０ ５
Ｏ ． ３ ７ １ ３ ７ ０ ． ３ ９ ９ ５１
在 车辆 蛇行 运 动 的振 型 中 ， 只要 有 一 个 振 利 的幅 值 在某 一速 度下 既 不扩 大 也不 衰 减 呈 等 幅稳 态 振 动 ． 而其他振 型 均呈 衰 减振 动 ． 此 时 车辆 运 行 速 度就 称 为 车辆 蛇 行运 动失 稳 临界速 度 。计算 中根 据轮 对 横 移量 的方 法 判定 车辆 蛇 行 失稳 ， 在 车辆 转 向架 前 轮对 施 加 １ ０ ｍｍ 横 向位 移 ， 对车 辆在平 直轨 道 上 的运 行 情 况 进 行仿 真 。通 过计算 和判 定 ， 当抗 蛇 行 减 振 器 的 阻尼 选 取图 ６ （ ａ ） 的实 时 Ｆ一 曲线 时 ， 蛇 行 运 动 失稳 Ｊ 界速 度约 为 ７ ０ ４ ｋ ｎ／ ｉ ｈ ； 当阻 尼选 取等效 线性 阻 尼 （ 、 。 时． 临 界速 度约 为 ６ ６ ５ ｋ ｎ／ ｉ ｈ ． 如图 ６ （ ｂ ） 所示 。由此 可 ， 阻 尼选取 为 Ｆ － － － ｖ时 ， 车辆 的蛇 行失 稳临 界速 度更 高 。
０． ６ ２ ７ ０ ６ ６ ０． ６ ５ ６ ９１ ３
１ ． ８１ ５ ９ ０ １ ． ８ ８７ ８ ２
１ ． ９１ ７ ７ ６ 】 ． ９ ５ ９ ｌ ８
３ ５ Ｏ
３８ ５
０． ６ ７ ｌ １ ６ ６
０ ．７ ７ ５ ２ ８ ８
２ ． ３ ０ ９ ９ ８ ２ ． ３ ９ ４ ９ ０
蛇行运动稳定性论文：高速车辆运动稳定性的研究
蛇行运动稳定性论文：高速车辆运动稳定性的研究【中文摘要】由于高速列车具有运输能力大、消耗能量低、安全性能高、对环境污染较小以及在运行的过程中受到气候的影响小等众多优点,所以在国内外得到了很快的发展。
随着对我国既有线路的改造以及对高速铁路的兴建,高速铁路对我国的经济、生活的改变发挥着越来越大的作用。
对车辆系统的稳定性早在铁路运输事业发展初期就已经被发现,但是高速车辆运动稳定性之所以区别于以往普通车辆运动稳定性的原因就在于其在高速运行下特殊的动态环境。
高速车辆运动稳定性的研究从初期的线性模型或者是经过线性化处理的数学模型到现在考虑众多非线性因素的非线性模型,从初期的局部稳定性到现在的全局稳定性及混沌现象,其研究的深度越来越深,考虑的因素也越来越多,更加接近实际工程应用。
本文主要应用多体动力学方法,利用动力学仿真软件SIMPACK建立车辆系统多体动力学模型,研究车辆系统结构参数对车辆线性和非线性临界速度,以及对车辆系统的Hopf分岔类型的影响。
主要工作有：(1)应用多体动力学方法对车辆轮轨关系及结构参数进行分析,建立车辆动力学动力学仿真模型。
(2)详细介绍了车辆运动稳定性的相关理论,对车辆系统出现Hopf分岔原因进行了分析,并且对在仿真中线性和非线性临界速度的确定以及如何构建Hopf分岔图的方法进行了介绍。
(3)分析了几种不同踏面等效锥度和轨距下车辆系统运动稳定性、临界速度以及Hopf分岔类型的变化,得出随着等效锥度的降低车辆系统的临界速度跟着提高,车辆系统的线性和非线性临界速度差逐渐减小；随着轨距的增大车辆系统的临界速度跟着提高,轨距增大到一定值后系统出现超临界分岔,但是临界速度会因此而降低。
(4)建立抗蛇行减振器弹簧-阻尼串联的Maxwell假设模型,分析延迟时间和极限频率对车辆系统临界速度以及Hopf分岔类型的影响,得出了系统为超临界分岔的条件,为以后高速车辆运行及设计提供了参考。
(5)分析了一系、二系刚度、二系阻尼对车辆临界速度的影响,研究表明一系纵、横向刚度对车辆系统临界速度的影响是随着一系纵向和横向刚度增大而增大的,车辆系统的临界速度是先增大后减小,较大或者较小的刚度都不能获得最大的临界速度；二系纵横向刚度及阻尼也对车辆系统临界速度具有较大的影响。
蛇行运动对铁道车辆平稳性的影响探究
蛇行运动对铁道车辆平稳性的影响探究作者：汤俊秀来源：《农村经济与科技》2018年第22期[摘要]随着我国铁路事业的快速发展，人们对乘坐铁路的舒适性、平稳性要求越来越高。
为了研究蛇行运动对铁道车辆运行平稳性的影响，本文根据蛇行运动的特点，首先仿真了转向架蛇行运动模态和车体固有振动模态，又从不同时域分析了不同速度车辆的平稳性，以及蛇行运动对车辆平稳性的影响的因素进行总结，旨在提高车辆运行的稳定性，提高铁道车辆的舒适度。
[关键词]蛇行运动;铁道车辆;平稳性;模态[中图分类号]U270.11 [文献标识码]A车体、构架、轮对以及它们之间的悬挂装置组成了铁道车辆的振动系统。
由自由振动论可得出车辆固有的振动模态，与外界的输入没有关系。
外部激扰频率与车辆固有频率接近时，就会影响乘坐的舒适性，影响乘客舒适性的原因有两个，一个是轨道不平，另一个就是轮轨之间的特殊性，即使车辆平稳行驶也会引起轮对的蛇行运动，轨道的不平对车辆稳定性的影响研究颇多，对于蛇行运动自激振动对铁路车辆的平稳性研究较少，本文就重点研究蛇行运动对车辆平稳性的影响。
1 蛇行运动的特性由于铁路车辆轮对有锥度的缘故，给它一个初始激扰，轮对就会围绕中心线一边发生横移一边摇头前进，如同蛇的运动，称之为蛇行运动。
即使车辆在平直的轨道上运行也会产生蛇行运动，这是因为它是由车辆内部非振动能量转化为持续的激振力。
轮对踏面有锥度是引起蛇行运动的条件。
自激振动源于车辆的牵引力，蛇行运动的有无是由车辆的停走决定的。
由车辆动力学系统可得出，当轮对确定以后自由轮对蛇行运动的影响主要是车辆运行速度，车辆的运行速度越大它的蛇行运动频率就越大。
对于刚性转向架来说它和自由轮对是一样的，都是随速度增大蛇行运动频率增大，在实际的车辆运行中这两种结构都是不存在的，实际的车辆运行中使用的是弹性定位转向架，它的蛇行运动频率介于自由轮对与刚性转向架之间，它也是随速度的增加蛇行频率不断增大。
由以上可看出，蛇行运动的最大特点就是跟车辆速度有关。
轨道车辆运动稳定性与参数优选_图文
弹簧越柔软则可使乘坐越舒适，但却会 影响缓冲橡胶的耐久性，而且还会降低 运行的稳定性。
转向架参数与车辆动力学性能的定性关系
对于自激振动系统，当车辆的运行速度略超过某 一最低临界速度值，系统中就开始失稳。系统一 旦失稳，随着速度的提高，失稳程度也越严重。
因此，车辆的运行速度可以容许超过共振的临界 速度，而绝对不能超过蛇行运动的临界速度。
车辆系统蛇行稳定性判定方法
线性方法： 特征值法 最小阻尼系数法
非线性方法： 极限环法
特征根法
V=150km/h
V=500km/h
在不同速度下，车辆系统对应不同的特 征值。当在某一速度下系统的特征值实 部出现负值且小于该速度时系统特征值 不出现负值，则该速度为系统对应的线 性临界速度。
最小阻尼系数法
第二节 自由轮对蛇行运动
自由轮对稳定性特性:
只要速度大于零，轮对的振幅将随着时间的延 续而不断扩大，因此自由轮对从运动的开始就 是失稳的；
在失稳工况下，轮对的振幅（横移）超过轮轨 间隙时，轮缘就开始打击钢轨，这将损害车辆 ，破坏线路，甚至可能造成行车事故；
自由轮对蛇行失稳程度与轮对的结构参数、蠕 滑系数有关。
自由轮对蛇行运动频率与波长
自由轮对蛇行运动频率 ：
自由轮对蛇行运动波长 ：
整车蛇行失稳
整车蛇行失稳形式
转向架车辆具有两种蛇行运动： 第一种：车体蛇行（车体摇晃激烈、频率较低）
方向 100 120 140 160 180 200 220 横向 2.28 2.35 2.43 2.58 2.64 2.73 2.83 垂向 2.56 2.74 2.89 2.97 3.03 3.12 3.23
参数对稳定性影响
提高车辆系统稳定性方法
三、非线性临界速度计算方法（续）
①在初始时刻，相对于轨道中心坐标系统，车辆系统有 一横移量，其他初始量为零。 ②如果在以某一速度运行一定时间后，车辆系统的横向 位置回复到零位置附近并且随着时间的延长始终保持稳 定，那么车辆系统在该速度下是收敛的。 ③如果车辆系统的横向位移随着时间延长，其横移量越 来越大（轮对最大横移量为始终为轮轨最大间隙量）， 那么车辆系统在该速度下是不稳定的或发散的。 ④如果车辆系统的横向位移随着时间延长，车辆系统横 移呈既不增大也不缩小、始终维持在初始横移位置状态， 那么此时对应的速度即为车辆系统非线性临界速度。
第九章 车辆系统稳定性
8
高速车辆的蛇行运动失稳后，不仅会使车 辆的运行性能恶化，旅客的舒适度下降， 作用在车辆各零部件上的动载荷增大，并 且将使轮对严重地打击钢轨，损伤车辆及 线路，甚至会造成脱轨事故。所以，蛇行 运动是机车车辆以及动车组实现高速运行 的一大障碍。
第九章 车辆系统稳定性
9
自激振动
34
无抗蛇行减振器时系统临界速度
360 320 280 240 Vcr 200 160 120 80 2 4 6 8 10 12 14 16
Kpy=2.0 MN/m Kpy=5.0 MN/m Kpy=8.0 MN/m Kpy=3.5 MN/m Kpy=6.5 MN/m
Kpx /MN.m-1
第九章 车辆系统稳定性
•
• •
采用空气弹簧不仅可以降低车辆的自振频率， 而且还可以吸收和隔离由构架传递至车体的高 频振动、具有良好的隔音性能； 空气弹簧具有较大的水平变位能力，能够满足 车辆系统曲线通过需要； 因此，现在高速客车上，空气弹簧得到愈来愈 广泛地应用。
第九章 车辆系统稳定性
40
高速动车组蛇行运动失稳诊断方法
872024年1月上 第01期 总第421期0引言中国铁路事业日新月异，高速动车组运营的速度和公里数正在稳步提高，高速动车组的安全要求也在不断提高。
然而，由于转向架自身属性、材质或结构特性等原因，高速动车组普遍存在蛇行运动现象。
这种情况下，车体会发生横向等幅振动加剧，导致车体横向失稳，影响列车稳定性，甚至可能引发严重的安全事故。
高速动车组蛇行运动失稳诊断方法是近年来世界范围内广泛关注的一个话题。
高速动车组通过高技术手段实现高速行驶，但是在高速情况下，蛇行运动失稳往往会影响列车的行驶安全，甚至会对乘客的乘坐感受和行车舒适度产生较大影响。
因此，为了提高高速动车组的行驶安全性和乘客的舒适度，研究高速动车组的蛇行运动失稳诊断方法尤为重要。
随着科技的不断进步以及仿真技术的逐渐成熟，高速列车模型的仿真已经成为一种重要的研究方法[1-3]。
在研究高速动车组蛇行运动失稳诊断方法时，一些学者利用仿真技术模拟了列车在高速情况下的运动轨迹和振动特性，研究了蛇行运动失稳的机理，总结了影响蛇行运动稳定性的因素，并提出了一系列诊断方法[4-6]。
针对高速动车组的蛇行运动失稳问题，目前的研究主要集中在如何诊断以及预测失稳的因素和过程。
其中，辨识模型是一种常见的诊断方法，它可以对高速动车组的动力学特性和其他特征参数进行识别，并通过该模型的输出结果判断车辆是否发生失稳[7-9]。
此外，通过故障模拟和数据分析方法，可以对车辆的失稳问题进行更加深入的分析和研究。
为了具备实时性和快速性，高速动车组列车失稳检测系统需要进行健康的数据管理和全面的故障诊断。
在迭代过程中，该系统增加了以太网数据落地等新功能，可以处理较大数据量。
针对动车组列车蛇行失稳现象，本文提出一种基于列车运行中实时振动数据采集与分析的失稳诊断方法，当转向架发生异常振动或进一步引起蛇行失稳时，对实时振动数据进行滤波处理，选取有效的特征信收稿日期：2023-05-25作者简介：安普春（1989—），男，山东青岛人，硕士研究生，中级工程师，从事动车组安全监控类产品方面的研究工作。
蛇行运动对铁道车辆平稳性的影响
工 内分析了车辆在不同速度下的平稳性 ， 域 通过仿真计算发现 ， 车辆横向平稳性指标不是随着运行速度的增加而单
程
调增加， 而是 出现 了 两 个局 部 峰 值 ， 这 两 个 峰 值 对 应 的速 度 正 好 和蛇 行 共 振 速 度 是 一 致 的 ， 说 明 蛇行 共 振 对 车 而 这
车 辆 系 统 内 部 的 非 振 动 能 量 转 换 为 持 续 激 振 力 而 引
自由振 动理论可 以分析出车辆 系统各 刚体 的固有振 动模 态 ， 固有振 动模态 是 系统 内各 个悬 挂 元件 及结 构 部件共 同作用 所显 现 出来 的一 种 固有特 性 ， 与外 界输 入无关 。当外 界的激扰频 率与 车辆系统 的 固有 频率 接 近时 ， 可能 因为共振 而恶 化 车辆 的乘坐 舒适 性。 对于铁道车辆来 说 ， 了轨道不平 顺激振 源引起 除 的车辆 系统强 迫振 动会影 响 车辆 的乘 坐舒 适 性外 ；
为车轮踏 面的等效锥度 ； ｎ为轮对 左 右滚动
圆横 向 跨 距 之 半 （ ； 。 轮 对 标 称 滚 动 圆 半 径 ｍ） 尺 为 （ ； ｍ） Ｖ为 车辆运行速 度 （ ・ ） ｍ Ｓ 。从式 （ ） 以看 １可
车辆 平稳性 的影 响 。
出， 当车辆轮对 确定 后 ， 自由轮对蛇行 运动频 率主要
２ 西 南 交 通 大学 机 械 工 程 学 院 ，四川 成 都 ６ ０ ３ ） ． １ ０ １
振 摘 要 ： 了研 究 转 向 架 蛇 行运 动对 铁 道 车辆 运 行 平 稳 性 的影 响 ， 先 从 频 域 内仿 真 计 算 了 转 向架 蛇 行 运 动 模 态 和 为 首 舭
车体 而 动 固有 振 动 模态 的 模 态 参数 。 由于 转 向 架 蛇行 运 动 频 率 随 着 速 度 的增 加 而 增 加 ， 车 体 的 固有 频 率 是 不 随 速 度 而Ｖ 的 ， 样 ， 某 一 速 度下 ， 向架 的蛇 行 运 动 频 率 将 和 车 体 相 关 振 动 的 固有 频 率 接 近 而 发 生共 振 。然 后 从 时 变化 这 在 转
铁道车辆蛇行稳定性主动控制综述
TRAFFIC AND SAFETY | 交通与安全铁道车辆蛇行稳定性主动控制综述李江利新疆铁道职业技术学院 新疆乌鲁木齐市 830011摘 要： 随着我国交通运输业的不断发展，交通运输载体也都在发展中有了较大的变革,交通运输行业的发展正处于一个日新月异的阶段。
在铁路运输方面的发展，可谓是涉及到很多方面，铁路运输不仅方便了人们的日常交通，在我国国民经济发展中也占有非常重要的地位，这就要从多方面去加强铁道部门的管理。
在铁道车辆中蛇形运动的稳定性是一个非常重要的情况，蛇形运动的频率可以与铁道车辆的运行速度互相融合，互相叠加，也提高了车辆的运行频率。
铁路部门为了更好地改善车辆的运行状态，正在采取相应的措施让车辆与蛇形共振速度保持一致。
关键词：铁道车辆 蛇行稳定性 主动控制 控制算法 测量系统1 引言在现代高速铁道车辆系统中，不同的车辆运行在不同的线路上，在运行线路中有很多的曲线，车辆通过这些曲线时都具有非常良好的舒适性。
车辆在发展的过程中，遵守的基本原则就是高速。
但是车辆的高速运行也会使车轮和轨道之间产生特有的情况，随着车速不断地提高，车辆在运行中产生的能量，就很容易使车辆处于一个蛇形运行的状态。
所以铁路部门正在加大对车辆蛇形稳定性的管理和控制，在车辆的运行速度范围内去考虑车轮踏面锥度的变化。
2 蛇行运行的特性蛇行运动状态的形成原理也是铁道车辆在运行中固有的特点，是由于铁路车辆运行中车轮踏面有锥度，高效的速度给了车轴一个动力，车轮就会对中心线发生横移和转向的变化，整个车辆就会出现横向移动和侧向移动的状态前进，就像蛇的运动。
就算车辆是在普通平整的轨道上行驶，由于轨道与车辆内部的震动能量频率不一样，而且可以互相转换出现特有的能量，也会产生蛇行运动的状态。
蛇行运动的原因是由于车辆在动力学系统中逐渐产生的，与车辆的起动和停止没有关系，影响蛇行运动的主要是车辆的运行速度。
如果离心运动越明显，车辆的运行速度就越快，频率就越大。
车辆蛇形运动稳定性及运行振动分析
车辆蛇形运动稳定性及运行振动分析1、车辆蛇形运动稳定性具有一定他面形状的轨道轮对即使沿着平直轨道运转，受到微小激扰后就会产生一种振幅保持现状或继续增大直道轮缘受到约束的特有运动，此时轮对向前滚动一面横向往摆动，一面又绕铅锤中心来回转动，其轮对中心轨迹呈波浪形，称蛇形运动，当激扰消失而剧烈的蛇形运动不能收敛时，则称蛇行失稳。
表面上轮对并未受到钢轨的纵向或横向位移激振，实际上这是一种自激振动，试论对对钢轨的相对运动产生了内部激振力，由这种激振力维持轮对相对运动，由机车牵引力提供的非振动能量由于轮轨间的自激机制转换为蛇形运动的能量。
当车辆运行到某速度时车辆系统中的阻尼无法消耗这种能量。
蛇形运动就失稳，该速度就称为蛇形失稳临界速度，轮轨间的蛇形运动是由等效斜率的踏面产生的，这种踏面避免轮对的轮缘始终贴靠在轨侧运动而采取的自动取中措施，正是这种取中的能力在一定条件下转化为失稳的动力。
在纯粘着滚动假设条件下，由锥形踏面轮对与钢轨间的几何关系可以推导出一个无约束自由轮对的蛇形运动频率W w及波长L w的公式，之后又推出了轴距为2L w的刚性二轴结构转向架的蛇形波长L t及蛇形频率W t的相关公式。
W w = 2πv/L w，L w =2πbr×1/λe2, W t =2πv/L t，影响蛇形运动因素很多，主要有以下几个，1轮对定位刚度，2轮对踏面等效斜率λe，3蠕滑系数，4转向架固定轴距，5中央悬挂装置。
2、车辆运行振动分析车辆垂直振动，城市轨道车辆的转向架通常采用二系悬挂，力求在有限的空间获得柔性，研究表明，车辆的两个自由度简化的垂直振动系统有两个自振频率，低频P1与总静挠度f st有关，而高频P2除与静挠度有关外，还与刚度及车体质量和簧上部分质量之比有关。
低频对应的振动型为车体与构架做相同振动，而高频振动对应车体与构架做反向振动，车体以低频振动为主，而构架则以高频振动为主干线客车及地铁轻轨车辆的两系垂直总挠度通常均在160mm以上。
§5车辆的的蛇行运动稳定性
§7车辆的的蛇行运动稳定性稳定性包括：静态平衡稳定性和动态（运动）稳定性两大类 静态平衡稳定性：可从静力平衡条件来判定车体在弹簧上的搞倾覆稳定性；车辆抗倾覆稳定性； 轮对抗脱轨稳定性。
动态稳定性：必须从运动方程或者其解的特征来判定。
一、自由轮对的蛇行运动 （三个问题） ○1 基本假设 ○2 运动方程及其解 ○3 解答结果讨论1．其本假设有四点：（1） 自由轮对沿着轨距不变、刚性路面上的平直钢轨作等速运动；（2） 轮对为一刚体，其两个车轮连续不断与钢轨接触； （3） 轮对的运动属微幅振动。
因此轮轨接触几何关系。
蠕滑率－力规律均为线性，且认为纵向蠕滑与横向蠕滑系数相等即f f f ==2211；（4） 自由轮对带有锥形踏面，在新轮与新轨接角时，踏面斜率较小，因此不计重力刚度产生的力和重力角刚度产生的力矩。
以上各条中，假设轮对为刚体并不合适。
1． 运动方程及其解y w ωλ y 受力分析轮对受到蠕滑力的作用（由轮对横摆和摇头引起） 蠕滑力的计算 fv T -= VVv ∆= 设轮对前进速度为V ，角速度为ω。
由轮对横摆引起的蠕滑率左轮 轮对中心 右轮 纵向 滚动圆半径 y r r l λ-=0 r 0 y r r R λ+=0 理论速度 ω（y r λ-0） ωr 0 ω（y r λ+0）滑动速度V －ω（y r λ-0） V －ω（y r λ+0） w y ωλ －w y ωλ纵向蠕滑率)(w x y vr y wλ -r y wλ横向蠕滑率)(w y y v Vw y ∙Vw y ∙由轮对摇头引起的蠕滑率纵向滑动速度： b w ψ －b w ψ 蠕滑率)(w x v ψ：V b ∙ψ －Vb ∙ψ横向 由于的存在，V 的横向分速度：-V w ψ -V w ψ 蠕滑率)(w y v ψ -w ψ -w ψ 合成蠕滑率 1vr y wλ＋V b ∙ψ －0r y w λ－V b ∙ψ2vVwy ∙-w ψVwy ∙-w ψ纵向蠕滑力： －f (r y wλ＋V b ∙ψ) f (0r y w λ＋V b ∙ψ) 横向蠕滑力： -f (Vw y ∙-w ψ) -f (Vw y∙-w ψ)轮对的左右车轮上作用着纵向蠕滑力大小相等、方向相反，形成一力偶，力偶矩为： M Z ＝2b f (r y wλ＋V b ∙ψ)=2f (w y r bλ+V b ∙ψ2) 横向力大小相等方向相同，其受力图如下Vwy ∙-w ψ)f (Vw y∙应用牛顿定律。
车辆实验学蛇行试验报告
河北工业大学车辆实验学蛇行试验报告车辆试验学蛇行试验报告摘要蛇行试验是汽车操纵稳定性的重要组成部分，也是考察汽车稳定性的重要指标。
蛇行试验主要包括客观评价试验和主观评价试验。
本文主要对客观评价试验进行阐述。
由于蛇行试验中要选择外形尺寸和轴距相同的车辆，所以本次试验中我们小组选择Passat B5和Santana 2000两款汽车，在试验中我们通过仪器来测定汽车转向盘转角、横摆角速度、车身侧倾角以及侧向加速度的参数，根据国标所给的公式我们小组利用Matlab软件进行编程拟合出曲线，通过观察试验我们得出Passat B5和Santana 2000蛇行试验均符合国家标准。
Vehicle Test Report On Slalom TestAbstractSnaking test is an important part of vehicle handling stability and an important index of vehicle stability. Snake running test mainly includes objective evaluation test and subjective evaluation test. This paper mainly describes the objective evaluation test. With sinusoidal experiment is to choose the size and shape, the same vehicle wheelbase, so in this experiment we team choose Passat B5 and Santana 2000 car, in the experiment we use instrument to measure the car steering wheel Angle, yawing angular velocity, body roll Angle as well as the parameters of the lateral acceleration, our group according to national standard given formulas using Matlab software to programming fitting a curve, by observing the experiment we found Passat B5 and Santana 2000 crawling all meet the national standards.目录一、汽车操纵稳定性 (5)1.1汽车操纵稳定性定义 (5)1.2汽车对操纵稳定性的影响方面 (5)1.3目前汽车品牌中操纵稳定性的排名及优势 (5)1.3.1德系汽车 (5)1.3.2美国车 (5)1.3.3日系车 (6)1.4汽车操纵稳定性试验有关试验类型 (6)二、蛇行试验 (6)2.1试验准备阶段 (6)2.1.1试验对象 (6)2.1.2试验要求 (6)2.1.3相关试验标准与试验规范 (7)2.1.4试验内容 (7)2.1.5选择试验用仪器设备 (8)2.1.6试验条件对实验结果的可能影响 (8)2.1.7试验方法 (9)2.1.8人员配备和试验记录准备 (9)2.2试验实施阶段 (9)2.2.1车辆设备的预热 (9)2.2.2工况检测 (10)2.2.3读数采样以及校核数据 (10)2.3蛇形试验数据处理 (10)2.3.1蛇行车速 (10)2.3.2平均转向盘转角 (10)2.3.3平均横摆角速度 (11)2.3.4平均车身侧倾角 (11)2.3.5平均侧向加速度 (11)2.3.6时间历程曲线 (12)2.3.7试验数据处理 (12)2.3.9试验评价环节 (13)2.3.10补充评价环节 (15)三、参考文献 (16)四、附录 (17)一、汽车操纵稳定性1.1汽车操纵稳定性定义汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向(直线或转弯)行驶;且当受到外界干扰(路不平、侧风、货物或乘客偏载)时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。
城市轨道交通车辆技术《蛇行运行失稳》
防止起动时空转及制动时滑行的蠕滑控制
虽然动车组的牵引力及制动力均是分散的，对粘着能力的需求不 象干线机车那样强烈。但是城市污染严重，轨面条件较差，而起 动与制动加减速度又比干线列车高，提高粘着仍是必要的。在干 线机车上采用的撒砂方法并不适用地铁轻轨。目前先进的电子防 滑〔防空转〕系统已使用在上海地铁车辆上。电子防滑系统由轮 对转速测量、微处理器、控制空气制动压力的EP单元、控制牵引 电机牵引或制动力矩的微机控制单元组成。其工作原理是监察轮 对的蠕滑量，调整施加在轮子上的力矩，确保轮轨关系处于最正 确粘着范围内。除了这些方法，国外正在研究在动车踏面上涂抹 固体高摩脂来提高或稳定粘着，已取得一定进展。
蛇行运行
具有一定踏面形状的铁道车辆轮对，即使沿着平直轨Байду номын сангаас滚动， 受到微小激扰后就会产生一种振幅保持或继续增大直到轮缘 受到约束的特有运动。此时轮对向前滚动， 一面横向往复摆 动， 一面又绕铅垂中心线来回转动，其轮对中心轨迹呈现波 浪形，称蛇行运动。轮轨间的蛇行运动是由具有等效斜率的 踏面而产生的。这种踏面是为防止轮对的轮缘始终贴靠轨侧 运动而采取的自动取中措施。正是这种取中的能力在一定的 条件下转化为失稳的动力。当激扰消失而剧烈的蛇行运动不 能收敛时，那么称为蛇行失稳。它实际上这是一种自激振动。 是轮对对钢轨的相对运动产生了激振力，由这种激振力维持 着轮对的运动。就车辆而言，由机车牵引力提供的非振动能 量由于轮轨间的自激机制〔理〕转化为蛇行运动的能量。当 车辆运行提高到某速度，车辆系统中的阻尼无法耗散这种能 量时，蛇行运动就呈失稳，该速度称为蛇行失稳临界速度。
第四页，共五页，
内容总结
蛇行运行。具有一定踏面形状的铁道车辆轮对，即使沿着平直轨道滚动，受到微小激扰后就会 产生一种振幅保持或继续增大直到轮缘受到约束的特有运动。此时轮对向前滚动， 一面横向往复摆 动， 一面又绕铅垂中心线来回转动，其轮对中心轨迹呈现波浪形，称蛇行运动。是轮对对钢轨的相 对运动产生了激振力，由这种激振力维持着轮对的运动。从城市轨道车辆运用现实考虑，过高的临 界速度是不必要的，要更多的考虑曲线通过、舒适性及对环境的影响
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
车辆蛇形运动稳定性及运行振动分析
1、车辆蛇形运动稳定性
具有一定他面形状的轨道轮对即使沿着平直轨道运转，受到微小激扰后就会产生一种振幅保持现状或继续增大直道轮缘受到约束的特有运动，此时轮对向前滚动一面横向往摆动，一面又绕铅锤中心来回转动，其轮对中心轨迹呈波浪形，称蛇形运动，当激扰消失而剧烈的蛇形运动不能收敛时，则称蛇行失稳。
表面上轮对并未受到钢轨的纵向或横向位移激振，实际上这是一种自激振动，试论对对钢轨的相对运动产生了内部激振力，由这种激振力维持轮对相对运动，由机车牵引力提供的非振动能量由于轮轨间的自激机制转换为蛇形运动的能量。
当车辆运行到某速度时车辆系统中的阻尼无法消耗这种能量。
蛇形运动就失稳，该速度就称为蛇形失稳临界速度，轮轨间的蛇形运动是由等效斜率的踏面产生的，这种踏面避免轮对的轮缘始终贴靠在轨侧运动而采取的自动取中措施，正是这种取中的能力在一定条件下转化为失稳的动力。
在纯粘着滚动假设条件下，由锥形踏面轮对与钢轨间的几何关系可以推导出一个无约束自由轮对的蛇形运动频率W w及波长L w的公式，之后又推出了轴距为2L w的刚性二轴结构转向架的蛇形波长L t及蛇形频率W t的相关公式。
W w = 2πv/L w，L w =2πbr×1/λe2, W t =2πv/L t，影响蛇形运动因素很多，主要有以下几个，1轮对定位刚度，2轮对踏面等效斜率λe，3蠕滑系数，4转向架固定轴距，5中央悬挂装置。
2、车辆运行振动分析
车辆垂直振动，城市轨道车辆的转向架通常采用二系悬挂，力求在有限的空间获得柔性，研究表明，车辆的两个自由度简化的垂直振动系统有两个自振频率，低频P1与总静挠度f st有关，而高频P2除与静挠度有关外，还与刚度及车体质量和簧上部分质量之比有关。
低频对应的振动型为车体与构架做相同振动，而高频振动对应车体与构架做反向振动，车体以低频振动为主，而构架则以高频振动为主干线客车及地铁轻轨车辆的两系垂直总挠度通常均在160mm以上。
当中央系采用空气弹簧时，空气弹簧空气有弹簧的静挠度值可达200mm—300mm 。
因此，车辆低频振动一般在1Hz左右，使车辆具有良好的隔振性能，减缓了轮轨冲击力对车体的影响。
当车辆在中央及轴箱弹簧悬挂处并联阻尼器后，阻尼可以吸收车辆振动能量以衰减振动，具有阻尼的简化系统同样有两个自振频率，并各自对应一定的型，在阻尼不大的情况下，它们的自振频率和振型均与无阻尼系统的自振频率和振型相似。
设置阻尼可以衰减车辆振动，一般阻尼设置在静挠度较大的中央悬挂，以有效设置车体振动，通过分析不同阻尼及一、二系弹簧静挠度比下的车体响应加速度振幅与激振频率的关系，可得到阻尼过大可以有力的抑制低频共振区的振动，但是车体高频振动加速度反而增大。
阻尼过小则低频共振峰突起，而高频振动不大。
2、车辆横向振动
由于车辆要通过道岔、曲线。
车辆本身又具有蛇形特性，为了减缓车体在横向平面内的振动，车体与转向架之间在横向也设置了柔软的悬挂装置，通常采用摇动台结构，近20年来在地铁上大量采用了橡胶堆和空气弹簧的无摇动台悬挂方式。
5-13图，如果不路车体摇头，忽略构架重量，车体在横断面内的振动可以简化为一个两自由度的系统。
这个两自由度横向振动系统具有两个自振频率及各自对应的阵型。
计算表明，低频对应的是一个下心滚摆阵型，而高频自振则对应是上心滚摆，分析表明车体滚摆自振频率随横向刚度K y减小而下降，一般在设计车辆使希望降低K y和K z值以提高车辆平稳性，但是这些值太小使会产生车体在簧上的稳定性问题，车体会在大的激励之下过度的偏离弹簧的支撑中心，以致侧倾无法。
当悬挂系统为对称布置时，车体摇头振动时可简化为单自由度系统。