关于高速列车晃车评价方法的研究

摘要

在我国高速铁路后续发展中，无论是扩大运营覆盖面积还是提升运营时速，列车运行安全性以及平稳性仍是重点。因为轮对具有自导向性能，其踏面具有一定的锥度，所以蛇行运动是铁道车辆系统的固有属性。车体的某振型频率为固定值(一般小于1.6Hz)，转向架的蛇行运动频率随速度提升而增大，因而在某一速度下，转向架蛇行运动频率就会与车体某振型的固有频率耦合，从而导致晃车，恶化车辆运行平稳性。一般而言，晃车发生的速度远小于高速车辆的常用运行速度，但是因为踏面等效锥度、轮对轴间距、悬挂参数、运行速度、线路激扰、管理等因素的影响，导致在较高时速甚至正常运营速度下发生晃车。
　　本文通过对比分析国内外几种常用的晃车评价方法的优缺点，提出将车体位移振幅作为评价高速列车晃车程度的一种指标。通过MATLAB进行位移振幅算法的实现，利用某型动车组动力学仿真模型的仿真振动加速与车体位移对该算法进行有效性验证。
　　根据试验数据，本文给出了评价高速列车晃车状态的建议值，通过与平稳性指标进行对比，发现在表征列车晃车状态时两者整体趋势一致，且位移振幅指标对列车晃车状态更为敏感，具体表现为:当列车未发生晃车时，位移振幅指标相比平稳性指标更易远小于对应指标优等级上限阈值;当列车发生严重晃车时，位移振幅指标相比平稳性指标更易远大于对应指标不合格等级上限阈值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 晃车评价方法

2．1 车辆平稳性测定以及评定方法

2．1．1 平稳性的测定

2．1．2 平稳性的评价方法

2．1．3 常见的平稳性及舒适度指标

2．2 人体感觉

2．3 添乘仪、轨检车的测量值

2．4 经验指标

2．5 本章小结

第3章 蛇形运动

3．1 自由轮对的蛇行

3．2 刚性转向架蛇行

3．3 车体蛇行运动

3．4 本章小结

第4章 基于车体位移振幅的晃车评价方法

4．1 晃车位移振幅算法

4．2 振动信号的采样频率设计

4．3 低通滤波器设计及其滤波结果

4．4 长序列分段的窗宽和步长选择

4．5 Hankel-SVD方法及其处理结果

4．5．1 引言

4．5．2 Hankel矩阵构造

4．5．3 SVD理论

4．5．4 Hankel-SVD处理结果

4．6 窗函数选择及其主频幅值的提取

4．7 位移振幅计算结果及其与平稳性指标的对比

4．8 本章小结

第5章 算法验证实测数据分析

5．1 仿真验证平稳性指标的不足

5．1．1 不同窗宽对平稳性指标计算结果的影响

5．1．2 相位对平稳性指标计算结果的影响

5．2 算法验证

5．3 晃车试验数据分析

5．3．1 车体位移振幅的车辆晃车评定

5．3．2 正常运行状态分析

5．3．3 匀减速失稳状态分析

5．3．4 高速过曲线失稳状态分析

5．3．5 严重失稳状态分析

5．4 本章小结

总结

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

附录