軌道隨機(jī)不平順對(duì)車(chē)輛軌道系統(tǒng)橫向振動(dòng)的影響

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1、第33卷第3期南　京　航　空　航　天　大　學(xué)　學(xué)　報(bào)Vol.33No.32001年6月JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsJun.2001文章編號(hào):100522615(2001)0320227206軌道隨機(jī)不平順對(duì)車(chē)輛?軌道系統(tǒng)橫向振動(dòng)的影響1)2)1)陳　果　翟婉明　左洪福(1)南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院　南京,210016)(2)西南交通大學(xué)列車(chē)與線路研究所　成都,610031)摘要　基于車(chē)輛2軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論,建立了車(chē)輛2軌道垂橫耦合模型,利用時(shí)域數(shù)值積分法在時(shí)域仿真得到耦合

2、系統(tǒng)的橫向隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng),再用周期圖法估計(jì)出車(chē)輛、軌道橫向隨機(jī)響應(yīng)功率譜密度,利用譜分析詳細(xì)研究了軌道高低、水平、方向和軌距不平順對(duì)車(chē)輛、軌道橫向隨機(jī)振動(dòng)的影響。結(jié)果表明,車(chē)輛及輪軌橫向力表現(xiàn)為低頻振動(dòng),主要受軌道方向和水平不平順影響;鋼軌和軌枕的橫向振動(dòng)頻率分布很廣,其低頻段主要受軌道方向和水平不平順影響,而高頻段的振動(dòng)主要由軌面垂向短波不平順激發(fā)。關(guān)鍵詞:車(chē)輛;軌道;隨機(jī)振動(dòng);橫向響應(yīng);耦合模型;軌道不平順中圖分類(lèi)號(hào):U260.11;U270.11;U211.5　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A引　　言1　車(chē)輛2軌道垂橫耦合模型鐵路運(yùn)輸屬于輪軌接觸式運(yùn)輸,來(lái)

3、自軌道的不1.1　車(chē)輛2軌道垂橫耦合模型特點(diǎn)平順激擾有高低、水平、方向和軌距四種。研究表車(chē)輛2軌道垂橫耦合模型同時(shí)考慮車(chē)輛和軌道[1]明,軌道不平順是隨里程變化的隨機(jī)函數(shù),無(wú)法部件的橫向和垂向振動(dòng),在耦合模型中,將車(chē)輛系用確定性函數(shù)描述,要應(yīng)用隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行研統(tǒng)視為多剛體系統(tǒng);將鋼軌視為連續(xù)彈性點(diǎn)支承基究,以期在各種不平順作用下,進(jìn)行車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)礎(chǔ)上無(wú)限長(zhǎng)歐拉梁,并考慮其垂向、橫向和扭轉(zhuǎn)振性預(yù)測(cè)和車(chē)輛、軌道隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析,從而為車(chē)動(dòng);將軌枕視為剛體,考慮其垂向、橫向及轉(zhuǎn)動(dòng);道輛、軌道系統(tǒng)的減振、隔振提供新思路,為研究車(chē)輛床被簡(jiǎn)化為剛性質(zhì)量塊,考

4、慮其垂向振動(dòng)和相互之和軌道部件的疲勞壽命和系統(tǒng)可靠性提供理論依間的剪切作用。限于篇幅,模型及車(chē)輛、軌道運(yùn)動(dòng)微據(jù)。分方程推導(dǎo)詳見(jiàn)文[2],在此從略。傳統(tǒng)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)將鋼軌視為剛性,不考慮由軌1.2　輪軌耦合關(guān)系模型道隨機(jī)不平順?biāo)a(chǎn)生的軌下基礎(chǔ)振動(dòng)。文[1]研究表明,四種軌道不平順對(duì)車(chē)輛振動(dòng)的影響作用各不輪軌關(guān)系是車(chē)輛和軌道相互耦合的紐帶。在輪相同,但是由于計(jì)算模型的限制,未得到四種不平軌空間動(dòng)態(tài)接觸幾何關(guān)系研究中,徹底擺脫了傳統(tǒng)順對(duì)軌道振動(dòng)的影響規(guī)律。事實(shí)上,車(chē)輛和軌道系求解輪軌接觸關(guān)系的輪軌剛性接觸和始終接觸的統(tǒng)在軌道不平順的作用下,是相互耦合、相互

5、影響假設(shè),避免了輪對(duì)側(cè)滾角的迭代,同時(shí)考慮鋼軌橫的,車(chē)輛和軌道實(shí)際上呈現(xiàn)一種特定的耦合振動(dòng)形向、垂向和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及軌道不平順對(duì)接觸幾何的態(tài)。所以,要綜合反映四種軌道不平順對(duì)車(chē)輛和軌影響;在輪軌法向力求解中,運(yùn)用輪軌非線性赫茲道的影響規(guī)律,就必須運(yùn)用同時(shí)考慮車(chē)輛和軌道橫接觸理論,通過(guò)與輪軌接觸幾何計(jì)算結(jié)合,簡(jiǎn)潔快向和垂向振動(dòng)的車(chē)輛2軌道垂橫耦合模型。速求得輪軌法向力,實(shí)現(xiàn)了輪軌法向力和蠕滑力的基金項(xiàng)目:高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(編號(hào):98061303)資助項(xiàng)目。收稿日期:2000207231;修訂日期:2000209222作者簡(jiǎn)介:陳　果,男,

6、博士后,1972年11月生;翟婉明,男,教授,博士生導(dǎo)師,1963年6月生;左洪福,男,教授,博士生導(dǎo)師,1959年9月生。?1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net228南　京　航　空　航　天　大　學(xué)　學(xué)　報(bào)第33卷計(jì)算分開(kāi),同時(shí)還可準(zhǔn)確計(jì)算輪軌瞬時(shí)脫離的情式中:G為輪軌材料合成剪切模量;a,b分別為接形,因而較傳統(tǒng)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的求解方法更為完善;觸橢圓的長(zhǎng)半軸和短半軸;Cij為Kalker系數(shù)。在輪軌蠕滑

7、力求解中,首先按Kalker線性理論確Kalker線性蠕滑理論只適用于小蠕滑率的情定蠕滑力,然后再按Johnson2Vermulen方法進(jìn)行形。對(duì)于大蠕滑率的情況,蠕滑力呈現(xiàn)飽和狀態(tài),蠕非線性修正,并且在縱向、橫向和自旋蠕滑率的求滑力與蠕滑率成非線性關(guān)系。為此,我們采用解中,充分考慮了軌道不平順變化速度和鋼軌振動(dòng)Johnson2Vermeulen理論作如下修正23速度的影響。FR1FR1FRfN-+fN3fN27fN1.3　輪軌作用力的求解F′R=(5)　　　當(dāng)FR≤3fN1.3.1　輪軌法向力fN　　當(dāng)FR>3fN式中:f為輪軌副的摩擦系數(shù);FR

8、為縱向和橫向合輪軌法向力由著名的赫茲非線性彈性接觸理[3]成蠕滑力。引入修正系數(shù)E=F′R?FR,則得修正的論確定3?2蠕