城市軌道車輛-軌道垂向耦合振動實驗系統(tǒng)研究.pdf

1、　　長期以來，軌道車輛和軌道系統(tǒng)動力學與振動問題的研究一直是該學科的核心課題。軌道振動對于行車安全、舒適性、軌道系統(tǒng)壽命及其引起的環(huán)境振動對周圍人們生活的影響是不可忽視的。因此，對軌道動力學的深入研究刻不容緩。車輛—軌道垂向耦合動力學涉及車輛工程、軌道工程、振動力學、數(shù)值分析方法及計算機仿真技術等多個學科領域。研究這樣的復雜問題，一般需要從理論模型、數(shù)值仿真和現(xiàn)場試驗三方面入手，采用理論與試驗相結合的研究方法。軌道振動試驗可分為線路運行

2、試驗及實驗室振動試驗兩類。線路運行試驗存在試驗周期長、費用高、影響因素多和影響線路運行等缺點，所以，各研究機構對實驗室模型試驗進行了大量的研究。
　　本文提出并設計了一種基于車輛運行的軌道垂向振動實驗系統(tǒng)。該實驗系統(tǒng)是一個1：10的縮尺單軌實驗系統(tǒng)，由實驗小車和軌道系統(tǒng)組成。實驗小車模擬車輛運行、車輛靜荷載和由軌道不平順引起的車輛動荷載，由行走機構、激振機構和質量塊組成。軌道系統(tǒng)由鋼軌、軌枕模擬塊、扣件、道床模擬塊和實驗臺底板組

3、成。本文具體工作內容如下：
　?、艑Τ鞘熊壍儡囕v-軌道垂向振動的相關理論進行了介紹，并進一步地研究與分析了車輛和軌道的動力學特性，研究了輪軌作用力的特性，尋找到了模擬車輛-軌道垂向耦合振動的理論依據(jù)和模擬方法，還對模型試驗的理論及相似方法進行了研究，為實驗模型的建立和實驗系統(tǒng)設計奠定了理論基礎。
　　⑵通過調研所獲得的上海地鐵的各項資料，為車輛-軌道垂向耦合振動實驗系統(tǒng)各部件的選型和設計提供依據(jù)，最終建立了車輛-軌道垂向

4、耦合振動實驗系統(tǒng)平臺。
　　⑶建立了實驗系統(tǒng)的模型并利用Matlab對其進行了仿真分析，將實驗臺的仿真數(shù)據(jù)與文獻[8]中的計算結果進行對比，由于本實驗臺只有一個車輪，所以不存在疊加部分，但是從其峰值可見，符合1：10的縮尺比例。
　?、然谔摂M儀器技術研究對鋼軌垂向位移和軌枕支點反力等數(shù)據(jù)的采集，和對電機轉速的控制，使用LabVIEW軟件進行了控制面板和后臺程序的設計。
　　⑸利用該實驗系統(tǒng)進行了城市軌道車輛滿載

5、工況下動力學實驗，得到鋼軌垂向位移和軌枕支點反力曲線圖，與仿真計算結果進行了對比分析。
　　在順利完成了上述工作的基礎上，本文得出如下結論：仿真計算結果與試驗結果頗為相似，也存在一些差異，其原因是軌道系統(tǒng)的相似關系由于輪軌的蠕滑不能完全得到動力學要求的相似比，存在一定的誤差，但是該誤差較小，并不影響對系統(tǒng)作定性的和一定的定量研究，能夠滿足軌道系統(tǒng)動力學一般性實驗研究的需求，減少了實驗花費，為軌道垂向振動實驗系統(tǒng)的進一步研究提供參