高速动车组车轮多边形引起的振动研究

摘要

我国高速铁路处于快速发展阶段，随着高铁的持续运营，轮轨磨耗程度、运用状况偏离设计范围，在车轮与钢轨接触的圆周处会出现不同阶数的多边形磨耗、车轮多边形等问题。车轮多边形使车轮在高速运行过程中产生高频轮轨冲击，加剧轮轨的动态作用，对动车组转向架上部分零部件造成损伤，降低旅客乘车舒适度的同时，对动车组的运行性能甚至安全性产生显著影响。车轮多边形引起的振动问题越来越受到关注。
　　为了研究运营动车组车轮多边形对车辆关键部位以及轨道的动力学影响。利用m/wheel设备对铁路局内一辆CRH3型动车组动车（八车）和拖车（七车）各一对车轮进行测量，经过数据处理分析，镟修前，动车2轴有明显的18阶车轮多边形，其中左轮、右轮的幅值达到30dB；拖车1轴无明显多边形，但是左轮有一个毛刺，导致径跳突然增加。镟修后，动车2轴多边形消失，拖车左轮毛刺消失。并对镟修前与镟修后的动车组进行加速、恒速、制动等不同工况下的试验。
　　试验测试结果表明，车轮出现多边形将使得轴箱振动加速度显著增加，动车车轮存在18阶多边形，车轮镟修后轴箱横向、垂向加速度较镟修前下降了约89%和86%。车轮多边形对车轴的径向、轴向振动加速度最大值影响巨大，车轮镟修后车轴径向、轴向加速度较镟修前降低了88%和93%。动车动车组正常运行时18阶车轮多边形引起的振动频率为540Hz左右，车轴径向、轴箱垂向振动的主频率由车轮多边形引起，主频率分别为540Hz、1100Hz与1700Hz左右，而且随着运行速度的变化而变化。镟修后，以上主频率消失。除了多边形引起的高频振动外，轴箱还有300~400Hz的固有频率。对轨道测试发现轨道存在517Hz的主振频率，动车组运行时车轮多边形引起的振动频率在540Hz左右，所以当动车组高速运行时，车轮、轨道会发生一定程度的共振，轨道振动加速度显著增加。车轮多边形的振动传递特性向上依次为轮对、轴箱、构架、车体的传递路径，向下依次为轮对、轨道、弹条、轨枕、道床的传递路径。

目录

声明

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 课题的来源及研究背景意义

1.2 车轮多边形研究现状

1.3 车辆动力学主要评判指标

1.4 论文主要研究内容

第二章 车轮多边形测量及振动试验概况

2.1 试验目的

2.2 车轮不圆顺测量及分析

2.3 振动试验数据采集与处理设备

2.4 振动试验测点及传感器布置

2.5 振动测试工况

2.6 本章小结

第三章 车辆振动测试及数据分析

3.1 试验主要动力学指标统计分析

3.2 全程振动加速度统计分析

3.3 全程时域频域图谱分析

3.4 镟修前后振动异常线路区段分析

3.5 本章小结

第四章 不同工况下列车振动数据分析比较

4.1 加速与制动过程中车轴振动分析

4.2 线路工况不同对车振动加速度的影响

4.3 本章小结

第五章 轮轨耦合振动分析

5.1 试验区段钢轨状况

5.1 地面测点布置

5.2 振动加速度时域分析

5.3 振动加速度频域分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

个人简历 在读期间参与的科研项目及学术论文

致谢