仿真计算比较我国干线谱与国外典型轨道谱

图 8 轨道方向不平顺功率谱密度
图 ) 轨道高低不平顺功率谱密度
图 5 美国 3级线路谱激扰 万方数据
图 % 德国高速低干扰谱激扰
图 * 德国高速高干扰谱激扰
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第0 +卷
图 ! 京广高速试验线路谱激扰
图 " 美国 !级线路谱激扰
图 # 德国高速低干扰谱激扰
图 $ 德国高速高干扰谱激扰
图% & 京广高速试验线路谱激扰
5 & * & 3 & 美国 3级 谱 $ 德国高 速低 干扰谱 $ 及德 国 轨道谱 $ 6 6 3 & 高 速 高 干 扰 谱$ 图8 图 ) 来 作 为 激 扰! %种 轨 道 谱 7 6 9
’ 高速客车动力响应仿真计算
’ ( ’ 计算条件的设置 计算选取长春客车 厂生产的 ) * +, -. /高 速 客车 车辆# 该车辆在 车体和 构 架 之 间 考 虑 了 抗 蛇 行 减 振 和 抗 侧滚扭杆 # 车 轮踏面 为高 速车辆 磨 耗 型 踏 面 01 2!
讨论了
各 种 轨道不平顺 的测量方 法 + 用y 惯性基准法z 测量了 列 举了轨 道 不 平 顺 的 样 本 记 录 功 率 谱 密 轨 道 不平顺 +
) x 度 -" 将轨道不 v % /年长沙铁道学院随机振动研究室 w
先 后 &次 用 地 面 测 试 方 平 顺 分为弹性和几何不 平 顺 + 法 对京广线测定了 轨道 不 平 顺 + 并进行分析处理得到 了 各 种 不 平 顺 谱+ 统计出我国 S 级干线轨道不平顺功 率谱密度的解析表达式 - 但是 + 由于种种条件的限制 + 两单 位 早期研究中获得 的 轨 道 谱 分 辨 率 精 度 都 不 够 + 尤其是样本数据太少 ( 长沙铁道学院测取的数据仅数
’ ( ) 仿真计算结果分析 ’ ( ) ( ’ 横向响应结果原因分析 京广高速试验线通过轨检车得到了 % *+ &, 波 长 范 围 的 左 右 钢 轨 方 向 不 平 顺 功 率 谱在 ./ 0 1 & 轨道不平顺表现出的激振频率为 0 ( + *! $ ( 5 2 ,3 4下 8而 + &, 以上的长波方向不平顺没有从地面测 取 67 其 长 波 特 性所以从轨道方向不平顺功率谱9 见图 % : 上 可以看到在 & 波 长 为 以 上 范 围 内 *0 ( +67 9 + &, : 在0 波长为 % 方向不平顺 ; ( + *167 9 5 < = 值取值为 & 范 围 内 京 广 高 速 试 验 线 的 轨 道 方 向 不 平 顺 *+ &,: 但较美 国 !级 谱 和德 国 高 ; < = 值较德国低干扰 谱大 干扰谱要小 > 在1 波长为 " 范围内 京 *% &67 9 *% 5,: 广高速试验线的轨道方向不平顺 ; < = 值 与 美 国 !级 谱相当较德国 低 干 扰 谱 大 但 较 德 国 高 干 扰 谱 要 小> 在 % 以上9 波 长 小 于 ",: 京广高速试验线的轨 &67 道方向不平顺 ; 德国低干扰谱和 < = 值较美国 !级谱 ? 德国高干扰谱都要大 8 从 表 %可 以 看 到 车体横向振动加速度功率谱主 要集中在 +67 以下 因此 在京广高速试验线激扰下 车体 所 产生的振动响应 基 本 上 与 德 国 低 干 扰 谱 一 致 车体横向振动加速度很小 横向平稳性指标为优 > 而在 美 国 !级谱和德国高干 扰 谱 作 用 下 车体横向振动响 应基本相当 且均大于前两者 8 而轮轨横向动作用力的 主 频在 067 和 167 附 近所以在京广高速试验线的 万方数据 激 扰下 轮轨横 向力也 仅 比 在 德 国 低 干 扰 谱 的 激 扰 下
w " x
百 米+ 铁道部科学研究院测取的数据也只有数十公 里* 所以都不能代表我国铁路轨道不平顺的统计特 + 征有 鉴 于 此+ 我国铁道部科学研究院对 v #年 代 末 + 在我国各主 我国 轨道 不平顺 进行了 深 入 细 致 的 研 究 + 要干线约 {万 h . 轨检车检测数据和部分地面测量数 据的 基础 上 + 经 筛 选u 分 类 处 理u 计 算u 统 计 分 析+ 提出 了我国主要干线高低 u 水平 u 轨向三种轨道不平顺和部 分轨 道长 波不平 顺的功 率 谱 密 度 + 其中包括重载提速 线u 准高速 线 u 高速 试 验 线 u 不同轨道结构以及特大桥 梁等各种情况下的轨道不平顺功率谱密度 限于篇幅 + 在此不一一列举 + 详细情况请参考文献 w & x 本 文针 对铁道 部科学 研 究 院 在 文 献 w 中提出的 & x 我国干线轨道不平顺功率谱 + 通过仿真计算 + 比较在我 国 干线 谱和几 种典型 的 国 外 轨 道 谱 的 激 振 下 + 车辆动 力响应 的差 别 + 从 而弄清 我 国 干 线 谱 与 国 外 典 型 轨 道
收稿日期 !) # # # $ # % $ # ) ,修回日期 !) # # # $ " " $ " & 基金项目 !铁道部科技研究开发计划项目 ( v v { " * l 万方数据 作者简介 !陈 果 ( " v | ) }* +男 +四川 武胜人 +博士后 -
第 5期
仿真计算比较我国干线谱与国外典型轨道谱
= 5
谱的差别所在 ! 仿真计算采用先进的车辆 " 轨道耦合模 型# 同时考虑车辆和轨道的垂向和横向振动 # 模型的特 限于篇幅 # 从略 ! 点和其求解方法见文献 $ % & #
轨道条件为 3 +, . 4 - 钢轨普通碎石道床 !运行速度为 ) * +, ! -. / 要比较我国京广线高速试验段线路与国外运行成 熟的高 速铁路 轨道 平顺 性 # 所以选择我国高速试验线
+j +K " # # & " +K * f ‘ U W Vg f ‘ U c hi ^ a ^ U ‘ c eS V a ] W ] P ] ^ Q P ] e k^ a ] l W U Q ] Q V X0V W [ ^ ‘ a W ] b e ^ V X d P’ e W V U
!S +] $ +U m J B < 8 7 = < V] e W an U n ^ ‘ e ^.Q d ^ \ Q Z[ ^ e W c \ ^ ] ‘ U c hc Q P n \ W V Xa b a ] ^ .W aU n n \ W ^ d V d] e ^V P .^ ‘ W c U \ a W .P \ U ] W Q V c Q .n P ] U ] W Q VW ac U ‘ ‘ W ^ dQ P ] W VQ ‘ d ^ ‘] Qc Q .n U ‘ ^] e ^] ‘ U c hW ‘ ‘ ^ X P \ U ‘ W ] W ^ ao j pQ Z K e W V ^ a ^.U W V\ W V ^ akW ] eZ Q ‘ ^ W X V 1f ] b n W c U \ \ W V ^ a e ^‘ ^ a P \ ] aa e Q k] e U ] ] e ^] ‘ U c hW ‘ ‘ ^ X P \ U ‘ W ] W ^ aQ Z ] e ^K e W V ^ a ^e W X ea n ^ ^ d] ^ a ] \ W V ^c Q ‘ ‘ ^ a n Q V dkW ] e #.+U ] e ^O ^ ‘ .U Ve W X ea n ^ ^ d\ Q kd W a ] P ‘ q U V c ^\ W V ^d P ‘ W V XkU [ ^ \ ^ V X ] eU q Q [ ^& V dc Q ‘ ‘ ^ a n Q V dkW ] e] e ^O ^ ‘ .U V #.1f e W X ea n ^ ^ de W X ed W a ] P ‘ q U V c ^\ W V ^d P ‘ W V XkU [ ^ \ ^ V X ] eP V d ^ ‘& e ^] ‘ U c hU \ W X V .^ V ] W ‘ ‘ ^ X P \ U ‘ W ] W ^ ao j pQ Z ] e ^ +U K e W V ^ a ^] e ‘ ^ ^.U W V\ W V ^c Q ‘ ‘ ^ a n Q V dkW ] e] e ^2.^ ‘ W c U VZ W Z ] eX ‘ U d ^\ W V ^ V d] e ^] ‘ U c h[ ^ ‘ ] W c U \ n ‘ Q Z W \ ^W ‘ ‘ ^ X P \ U ‘ W $ 1 ] W ^ ao j pQ Z ] e ^K e W V ^ a ^] e ‘ ^ ^.U W V\ W V ^U ‘ ^q ^ ] k^ ^ V2.^ ‘ W c U Va W r ] eX ‘ U d ^] ‘ U c hU V dZ W Z ] eX ‘ U d ^] ‘ U c h\ W V ^ a !] ,n ( * ,V ,c s? I H 4 8 t B ‘ U c hW ‘ ‘ ^ X P \ U ‘ W ] W ^ a Q k^ ‘ a n ^ c ] ‘ U \ d ^ V a W ] b o j p P .^ ‘ W c U \ a W .P \ U ] W Q V Q .n U ‘ W a Q V 轨道不平顺统计特 征 的 测 定 + 在国外早已引起重 视目前 + 英u 日u 德u 美u 俄u 印度 u 捷克等国家都测定了 各自的轨道不平顺谱密度 - 我国也在这方面做了不少 研究工作 -" v % )年铁道部科学研究院罗林等
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仿真计算全部比较结果见表 8 限于篇幅 # 只给 出了 仿 # 真计算的轮轨力时域波形 ! 如图 5 :图 8 +所示 !
表 8 长春客车厂生产的 ) * +, -. /高速客车车辆在不同轨道谱激扰下的计算结果比较
比较指标 车体横向加速度 . ; 横向平稳性指标 车体横向加速度主频 . 0? 车体垂向加速度 . ; 垂向平稳性指标 车体垂向加速度主频 . 0? 轮轨横向力 . , @ 轮轨横向力主频 . 0? 轮轨垂向力 . , @ 轮轨垂向力主频 . 0? D8 脱轨系数 . BC A D8 轮重减载率 . BC E C 美国 3级线路谱 + ( ) * < ) ( = ) > ) ( = < 8 + ( 8 8 < ) ( ) ) ) 8 ( 5 + < * % ( ) 3 * ( % % % 8 5 8 ( ) 3 5 ( 5 5 + ( < % + 8 ( + + + 德国高速低干扰谱 + ( + < = ) ( ) < 3 8 ( > * % + ( + < < ) ( + > = 8 ( 5 % 5 8 8 ( 3 = * ( < * + 8 + 3 ( = 3 8 ( > ) + ( ) % * + ( > 3 % 德国高速高干扰谱 + ( ) 8 < ) ( > + > ) ( 8 > + + ( 8 ) = ) ( % + * 8 ( 5 5 < ) > ( 8 = * ( < * * 8 ) > ( = 3 8 ( > 8 8 ( = ) % 8 ( + + + 中国高速试验线谱 + ( + > 8 ) ( 5 + + 8 ( * = 8 + ( + < + ) ( + ) 8 8 ( 5 % > ) 5 ( ) * ) ( > 3 + 8 % * ( * 3 + ( ) % + ( % ) * 8 ( + + +
) " 南京航空航天大学 民航学院 +江苏 南京 (
西南交通大学 列车与线路研究所 +四川 成都
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摘
要 !利用车辆 $ 轨道耦合模型 + 通过仿真计算ຫໍສະໝຸດ Baidu 比较了我国干线谱与国外典型轨道谱-比较结果表明! 我国高
速 试验线 & 而& 我国三 #. 以上的长波不平顺与德国低干扰谱相当 + #. 以下的不平顺与德国高干扰谱基本一致 , 大干线的方向不平顺与美国 /级谱相当 + 高低不平顺在美国 ’级谱和 /级谱中间 关键词 !轨道不平顺 ,功率谱密度 ,数值仿真 ,比较 中图分类号 !0) " & 1 ) " & 文献标识码 !2
3 4 56 7 8 9 : ;< 8 7 = >9 8 8 ? ; @ A 7 8 9 < 9 ? B C D E4 F 3 G 9 : ? B ?57 9 :A 9 : ? B H 9 < G F 4 8 ? 9 ; :< I 6 9 = 7 A A 9 : ? B J I: @ 5? 8 9 = 7 A B 9 5@ A 7 < 9 4 := 4 56 @ < 7 < 9 4 :
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仿真计算比较我国干线谱与国外典型轨道谱
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