旅客列车振动舒适性简单测量方法的研究

高速列车运行与轨道共振问题研究高速列车的发展为快速的人员和物品运输提供了便利。

然而，随着时速不断增加，高速列车运行中的一些问题也逐渐凸显出来。

其中最为重要的问题之一就是轨道共振。

本文将探讨高速列车运行中的轨道共振问题，并介绍相关的研究成果和解决方案。

轨道共振是指高速列车通过铁路轨道时，因为车轮和轨道之间的特定频率振动相互作用而产生的现象。

当列车的运行速度达到轨道本身的固有频率时，轨道上的振动会被不断放大，导致不稳定的运行状态。

这种共振效应不仅会对列车的安全和运行稳定性造成威胁，还会给旅客带来不舒适的乘坐体验。

为了研究高速列车运行中的轨道共振问题，许多国家和地区都开展了相关研究。

其中，日本和中国在高速列车技术方面的研究具有世界领先地位。

日本的新干线列车和中国的高速铁路网络都是世界上最先进的高速列车系统之一。

在研究中，学者们发现了一些导致轨道共振的主要因素。

首先，轨道的固有频率是决定是否发生共振的关键因素之一。

轨道的固有频率取决于轨道的材料、结构和铺设方式等因素。

其次，高速列车的车轮和轮轴系统也会影响共振的发生。

车轮和轨道之间的力学相互作用会产生振动信号，进而引发共振。

为了解决轨道共振问题，学者们提出了一系列的解决方案。

其中之一是调整轨道结构和铺设方式，以减小轨道的固有频率。

例如，增加钢轨的厚度和宽度可以改善轨道的刚度，从而降低固有频率。

此外，改进车轮和轮轴系统的设计也可以减小共振的可能性。

例如，采用橡胶减振垫可以降低振动传递的程度。

此外，列车的运行速度和运行稳定性也是解决轨道共振问题的关键因素。

降低运行速度可以减小共振的发生概率，但这会影响列车的运行效率。

因此，提高列车的运行稳定性成为解决问题的关键。

学者们研究了列车的悬挂系统、牵引力控制以及车辆动力学等方面，以提高列车的运行稳定性。

另一方面，监测和检测技术也被广泛应用于轨道共振问题的解决中。

通过及时监测轨道和列车的振动情况，可以提前发现共振的迹象，并采取相应的措施。

轨道车辆振动测试方案1. 简介随着城市化的加速和高速铁路的发展，轨道车辆的使用越来越广泛。

在长时间、高速、重载等复杂工况之下，轨道车辆承受着各种不同的振动，对其动力学分析和结构稳定性的评估成为一项重要的任务。

本文将介绍使用加速度计和数码示波器对轨道车辆振动进行测试和分析的方案。

2. 测试装置与方法2.1 测试装置本测试方案需要的测试装置有加速度计和数码示波器。

其中，•加速度计：用于测量轨道车辆在运行过程中的振动加速度信号，推荐型号为PCB Piezotronics 333B50。

•数码示波器：用于对从加速度计测出的振动信号进行采集和处理，推荐型号为Tektronix MSO5B2G。

2.2 测试方法1.将加速度计与轨道车辆固定连接，保证加速度计的正面与轨道车辆的方向垂直。

2.在车辆运行时，使用数码示波器对加速度计测出的振动信号进行采集和处理。

示波器应设置为AC耦合模式，频率范围为10Hz~5kHz，垂直放大倍数为5V。

3.测量完成后，将采集得到的振动信号通过USB接口传输至计算机。

对数据进行滤波、去噪、分析，得出振动频率、振动幅度等指标。

3. 数据分析与处理3.1 数据的滤波和去噪由于原始的加速度信号包含各种频率的杂波和噪声，需要通过数字滤波器进行滤波和去噪。

推荐使用常见的数字滤波器——巴特沃斯滤波器，选用2阶低通滤波器和高通滤波器对信号进行滤波，以提高数据质量。

3.2 振动频率的分析与识别在振动分析中，最基本的是清晰地表达出振动信号的特征参数，其中最重要的指标就是振动频率。

在分析之前，要先通过峰值检测法对振动信号进行预处理，找到信号的峰值，在此基础上进行频率的分析和识别。

3.3 波形图和频谱图的绘制和分析使用Matlab和Python等工具，可以对振动信号进行波形图和频谱图的绘制和分析。

将滤波后的振动信号分别绘制其时域波形图和频域频谱图，通过频谱图可以精确定位出信号中任何一个特定频率的振动成分。

轨道车辆乘坐舒适性评估方法研究谭椿山【摘要】基于EN12299:2009标准研究了轨道车辆运行舒适性评价方法,并结合轻轨车辆实现了车辆运行舒适性指标评估.对比分析了不同轨道类型和不同载荷对车辆振动舒适指标的影响.【期刊名称】《技术与市场》【年(卷),期】2018(025)006【总页数】3页(P63-65)【关键词】轨道车辆;车辆振动;舒适性【作者】谭椿山【作者单位】中车株洲电力机车有限公司,湖南株洲412001【正文语种】中文0 引言如今轨道交通车辆成为当今人们出门旅行的主要交通工具之一。

然而交通运输工具会使人体暴露在振动环境中，影响人的舒适性、工作效率乃至健康。

常年处在振动环境下的人容易患职业病。

因此，如何科学合理地评价轨道交通车辆的乘坐舒适性成为当今社会所关注的问题。

1974年，国际标准化协会提出 ISO2631[1-2]标准，但ISO2631标准不足之处是对车辆运行的线路以及车辆条件无相关规定。

1994年国际铁路联盟采用UIC513[3]对车辆振动舒适性进行评价，1997年欧洲引用了标准UIC513的滤波器和评价方法，并提出适用于自身的标准EN12299[4]，该标准迅速在世界范围内推广。

目前，澳大利亚利用AS2670.1[5]标准规定的评估方法对机车座椅支撑面和站脚处及8 h暴露振动剂量进行评价，其中AS2670.1沿用了ISO2631标准中的相关规定及评价方法。

马来西亚采用ISO2631-1和EN12299同时对地铁车辆地板面振动量进行评估。

印度采用ISO2631标准规定的评价方法对新德里地铁座椅面、地面以及靠背支撑面进行振动评价。

国内主要采用UIC513和ISO2631标准对地铁车辆进行舒适性指标评估。

针对亚洲国家主要采用ISO2631标准评价车辆舒适性指标。

本文结合某国铰接式轨道车辆，依据EN12299标准研究乘坐舒适性评价方法，分析不同轨道类型和载荷条件对舒适性指标的影响。

1 车辆振动舒适性评价方法依据EN12299标准，坐姿或站姿平均舒适性简化测量方法如式(1)所示，该方法适用于车辆端部舒适性的评估。

铁路客运专线旅客舒适度与超高参数取值探究张齐坤;易思蓉【摘要】铁路线路曲线参数的确定对铁路线路的平顺性、旅客乘坐的舒适性乃至铁路运输的安全性起着至关重要的作用，尤其是对于铁路客运专线和高速铁路更是如此。

文章通过在广深铁路、遂渝铁路上选定不同半径的曲线地段，测定旅客列车通过曲线的行车速度和未被平衡的横向加速度，对旅客在这些地段的不同舒适程度的感觉进行调查，获取旅客列车通过曲线路段的舒适度相关试验资料。

通过回归分析方法，建立旅客乘坐舒适度与曲线参数之间的关系模型，从而揭示出客运专线曲线参数对旅客乘坐舒适度的影响规律，进而提出客运专线曲线参数的取值标准建议。

%The determination of railway curve parameters plays an important role for smooth lines, passenger ride comfort and the safety of railway transportation, especially for railway passenger dedicated line and high-speed railway. This pa-per introduces a study result for curve parameter of high speed railway based on riding comfort test. By measureing speed and unbalanced centrifugal acceleration, the study investagates passenger’s feeling when trains runing through curves se-lected. Several riding comfort tests have been done on Guang-Shen inter-city railway and Sui-Yu railway line. By means of regression analysis method, this paper sets up relations between curve parameters and riding comfort, and suggests reasonable conclusion about curves parameter standards.【期刊名称】《高速铁路技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P1-4)【关键词】铁路;客运专线;曲线参数;取值标准【作者】张齐坤;易思蓉【作者单位】天津铁道职业技术学院，天津300240;西南交通大学土木工程学院，成都610031【正文语种】中文【中图分类】U293铁路线路曲线参数的确定对铁路线路的平顺性、旅客乘坐的舒适性乃至铁路运输的安全性起着至关重要的作用，尤其是对于铁路客运专线和高速铁路更是如此。

列车振动荷载的确定列车振动：列车在轨道上运行时, 轨道不平顺是使列车产生随机振动的主要原因, 并直接影响其运行平稳和安全.轨道不平顺是由众多的随机因素引起的, 例如钢轨的初始弯曲、磨耗、损伤,弹性垫层、轨底道床路基的弹性不均匀, 轨枕间距不均,各部件之间的间隙不等,扣件失效,存在暗坑等1.列车简化模型通常车体在纵向和横向都是对称的,忽略轮轨之间的弹跳作用以及车体的摇摆和点头作用, 假定列车的重量均匀分配给每个轮对,于是对于列车均只取出一车轮为计算模型, 如图 1 所示.其中, mi , ki , ci 分别为质量、弹簧刚度系数和阻尼系数, P ( t) 为轮轨间的作用力, yi 为参考坐标系, 分别对应于各质量的静平衡位置. (其中轮对、大齿轮、轴箱、部分电动机重量、液压减振动器、销、均衡梁、螺旋弹簧等属于簧下质量部分；车体支承装置、构架、齿轮传动装置、基础制动装置、部分电动机重量等属于簧间质量部分；车体等属于簧上质量部分。

) 假定列车以速度v = 90 km/ h 匀速运行,图1 列车竖向振动模型选取目前常用的某一列车型号, 其参数如下:2.列车振动荷载数定表达式对于如图所示的列车简化模型，其轮系竖向运动平衡微分方程（轮系的运动微分方程可按达朗贝尔原理写出）为（1）忽略轮轨间的弹跳作用，轮系竖向加速度等于轨底振动加速度，即：（2）N代表采集数据个数，分析中采用了快速付里叶变换，n=0、1.2.……N/2-1《注释：列车在轨道上运行时, 轨道不平顺是使列车产生随机振动的主要原因, 并直接影响其运行平稳和安全.轨道不平顺是由众多的随机因素引起的, 例如钢轨的初始弯曲、磨耗、损伤,弹性垫层、轨底道床路基的弹性不均匀, 轨枕间距不均,各部件之间的间隙不等,扣件失效,存在暗坑等, 所有这些因素沿轨道的随机分布决定了轨道不平顺的随机性, 决定了它是一个距离的随机过程.当车速为匀速时,列车振动可看成是一个具有零均值的各态历经的平稳高斯过程（需要查资料）.忽略轮轨间的弹跳作用, 轮系竖向加速度y0可看作为轨底振动加速度，根据轨道加速度测试数据和分析车辆体系的振动得到了列车荷载的模拟数定表达式,由于y 0 是距离的函数,故可利用x = v t ,将y 0的自变量x 转换为t ,得到y0对时间t 的随机过程.，列车引起的振动具有随机特性,而且可以认为它是一个各态历经过程,因而可以将其分解为一系列不同频率的谐波。

高速列车车内空气压力舒适度标准的研究何德华【摘要】介绍和分析国内外高速铁路以及民航的压力舒适度标准;对我国各型动车组压力变化试验结果进行了汇总,并结合乘客舒适度调查试验,对压力变化与耳感舒适度进行了相关性分析;最后,对我国铁路压力舒适度标准的制定提出了建议.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】7页(P1-6,10)【关键词】高速铁路;压力舒适度;空气动力学【作者】何德华【作者单位】中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U292.91+4高速列车通过隧道以及在隧道内与其他高速列车交会时车外产生较大压力变化。

由于列车不是完全密封，车外的空气压力波动会通过车体上可能存在的缝隙或空调系统的进、排风口传到车内。

在人耳的鼓膜和外耳道之间产生一个压差，这个压差会导致耳膜震动或偏移，刺激旅客的耳鼓膜，引起耳胀耳痛，从而影响乘客的舒适度，超过一定限值时，会造成健康伤害[1-13]。

一个合理的压力舒适度限值，可为高速列车密封性能、动车组压力保护系统，以及隧道截面积、缓冲结构等的设计提供依据。

在发展高速铁路过程中，许多国家开展了压力波对旅客乘坐舒适度影响研究，根据实车或压力舱试验结果，并参考海军和航空航天医学方面的研究成果制定了相关标准[10]。

近年来，乘客对高速铁路的乘坐舒适度提出了越来越高的要求，经常反映高速动车组通过隧道时车内压力变化快，引起不适。

我国对高速列车车内压力舒适度也有标准，但《高速动车组整车试验规范》、《联调联试动态验收技术规范》和《动车组招标技术文件》这3个标准(文件)的要求不一致，存在过于严格或不够严密的问题，不能真实反映乘客的舒适度，因此适用性较差。

试验结果表明，压力波动的舒适度，与一定时间内压力变化幅度和压力变化率有关。

本文在梳理国内外相关压力舒适度标准的基础上，对我国既有高速列车的试验结果进行汇总，并对乘客舒适度准则进行调查分析，为制定一个可靠、合理、能反映乘客压力舒适度标准提供依据。

第49卷第4期2021年4月同济大学学报（自然科学版）JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE）Vol.49No.4Apr.2021论文拓展介绍利用毫米波雷达测量系统的高铁车桥振动检测刘志平1，罗翔1，2，何秀凤3（1.中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室，江苏徐州221116；2.天津市测绘院有限公司，天津300381；3.河海大学地球科学与工程学院，江苏南京211100）摘要：针对高速铁路桥梁的实时高精度、非接触振动检测需求，以车桥竖向振动理论解析结果为参考提出了毫米波雷达精密测距改进算法，进而基于IWR1443芯片开发了毫米波雷达测量系统并实现了振动信号采集、解码及处理一体化。

最后利用该系统开展了京沪线濉河特大桥徐州段32m简支梁桥振动检测试验和动态挠度计算及时频分析。

结果显示，广义S变换和标准时频变换提取的三维谱阵揭示了高速列车动载下桥梁振动过程，竖向挠度、跨挠比和振动主频及类型均与理论分析一致且远高于《高速铁路设计规范》现行限值，表明所检测桥梁结构健康状况良好的同时验证了毫米波雷达车桥振动检测的准确性和有效性。

关键词：高速铁路；简支梁桥；毫米波雷达测量系统；振动检测；动态挠度中图分类号：P228文献标志码：A Vibration Detection of High-speed Railway Bridge Using Millimeter Wave Radar Measurement SystemLIU Zhiping1，LUO Xiang1，2，HE Xiufeng3（1.Key Laboratory for Resources and Environment Information Engineering of Jiangsu Province，China University of Mining and Technology，Xuzhou221116，China；2.Tianjin Institute of Surveying and Mapping Co.Ltd.Tianjin300381，China；3.School of Earth Science and Engineering，Hohai University，Nanjing 211100，China）Abstract：To meet the real-time，high-precision and non-contact vibration detection requirements of high-speed railway bridge，this paper investigates the theory of vertical vibration model of bridge and the precise ranging algorithm of millimeter wave radar.Based on the IWR1443 millimeter wave radar chip，a millimeter wave radar measurement system is developed to realize the integration of vibration signal measurement，acquisition，decoding and processing.Then the vibration detection experiment of32m simply supported bridges in Xuzhou section of SUIHE super large bridge on Beijing-Shanghai line is carried out with this measurement system，and the data are analyzed by time-frequency analysis method. Analysis results show that the three-dimensional spectrum array，which is extracted by the generalized S-transform and the standard time-frequency transform，reveals the bridge vibration process under the dynamic load of the high-speed train.The dynamic vertical deflection，the deflection span ratio，the main frequencies and vibration type of bridge are determined，which are consistent with the theoretical analysis，and the performance of bridge structure is better than current design limit value of high speed railway.This indicates the SUIHE bridge structure is in good health and verifies the accuracy and effectiveness of millimeter wave radar measurement system.Key words：high-speed railway；simply-supported girder bridge；millimeter wave radar measurement system；vibration detection；dynamic deflection我国高速铁路营业里程2019年达35000Km、桥梁占比超过70%且以32m简支梁桥为主，成为名副其实高铁强国［1~2］。

Open Journal of Acoustics and Vibration 声学与振动, 2013, 1, 20-31/10.12677/ojav.2013.13004Published Online September 2013 (/journal/ojav.html)A General Review on Mitigation Measures for Railway andUrban Rail Transit Vibration*Yue Zhao, Xinbiao Xiao, Qinghua Guan, Xuesong JinState Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, ChengduEmail:****************Received: Mar. 26th, 2013; revised: Jul. 20th, 2013; accepted: Aug. 20th, 2013Copyright © 2013 Yue Zhao et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre-stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.Abstract: This paper gives a brief introduction to the standard measurement methods of environmental vibration at home and abroad, and characteristics of railway environmental vibration in China. Various mitigation measures for railway vibration are presented in detail. They include vibration source control, route control of vibration transmission and vibration isolation measures for protected objects near rail transport systems. Vibration source control mainly con-tains vehicle vibration control, reducing the track irregularity and rail vibration control. Vehicle vibration control mainly indicates the design of light-weight vehicle, rational wheelbase, suspension system, and resilient wheel, damped wheel, wheelset-turning repair, and optimizing the dynamic characteristics. Track irregularity and rail vibration control are re-lated to the use of heavy rail, scientific strategies of rail grinding, treatment of rail joint and the use of damped rail. Route control of vibration transmission is involved in damping fastening, elastic pad, elastic damping sleeper, various vibration damping track structures and ground vibration isolation measures. The vibration isolation measures for the protected objects are mainly to consider setting their foundation isolation. The present paper provides the references and guides for how to choose mitigation measures for railway vibration.Keywords: Railway; Urban Rail Transit; Vibration Mitigation; Vibration Isolation; Vibration Damping Fastening;Track Structures铁路及城市轨道交通减振措施研究综述*赵悦，肖新标，关庆华，金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都Email:****************收稿日期：2013年3月26日；修回日期：2013年7月20日；录用日期：2013年8月20日摘要：本文简单论述了国内外关于环境振动控制的标准、测量方法以及我国铁路环境振动特征。

铁路列车晃车模式研究摘要：在铁路运输过程中，铁路列车晃动有很大的负面影响，俗称晃车。

晃车不仅会降低旅客乘坐的体验和舒适度，而且会对运行中的列车安全产生很大的影响，特别是目前我国铁路运行速度逐步提高，高速铁路里程已突破2万5千公里，京沪高铁已成功实现350Km/h运营速度。

所以有必要对列车运行中产生的晃动查找原因，制定针对性的解决方案，严格管理和控制，减小线路的不平顺，确保列车行驶的安全。

关键词：铁路列车；晃车；原因；整治措施前言随着社会的不断发展，人们的生活水平逐渐提高，对出行的安全性和舒适性都有了更高的要求，因此，铁路运输对列车的速度、安全、舒适程度、载重量都有了更高的要求。

为了避免列车晃车而对铁路运输造成负面的影响，铁路设备管理单位必须要对这个问题进行整治。

1.列车晃车的原因分析1.1车体原因根据晃动发生后的动车组车体和转向架振动数据的分析，发现车体存在大约为0.7Hz-0.8Hz的横向振动是引起晃动的主要原因。

为了更好的了解动车组的动态特征，使用MBS软件Simpack进行了大量的动态模拟计算（图1）。

为此，选用了单编组、2编组、4编组和8编组的列车模型。

并对动车组在不同线路及采用不同悬挂参数的情况进行了大量的线路动力学性能测试。

根据模拟计算和线路测试的数据分析发现：频率为0.8赫兹左右的车体晃动的根本原因是以下两种模态频率的相一致，因此发生了相互作用。

图1动力学模似计算模型第一种模态为车体下摆模态。

第二种模态为动力学模态，即转向架在轨道上以横向正弦曲线的形式运动。

车体下摆模态和转向架蛇行运行的模态发生耦合，造成车体在0.8Hz的横向晃动较大，通过悬挂参数的优化，仅能减小横向晃动的幅值，但无法消除晃动。

1.2线路原因列车在行驶的过程当中会因为线路的连续周期性不平而产生的受迫震动。

晃车情况在铁路线路中是一种常见的问题，会对线路造成一定的破坏，甚至会影响到列车的行车安全。

为了得到列车晃车的数据和铁路线路的动态变化数据，工作人员在列车上安装了车载式晃车记录仪。