轨道高低不平顺激励下的车体振动仿真

高速列车减振机构的设计与仿真近年来，高速列车的出行已经成为人们生活中非常重要的一部分。

高速列车的快速运行给人们带来了便利，但同时也带来了很多振动和噪音问题。

因此，设计和仿真一种有效的减振机构，能够大大提高高速列车的运行稳定性和乘坐舒适度。

一、高速列车振动问题的研究高速列车在高速运行过程中，会受到路轨不平、风压、空气动力等多种因素的影响，从而产生振动。

这些振动不仅会影响列车的运行稳定性，还会对车内乘客的舒适度产生重要影响。

因此，减振机构的设计成为了高速列车研究的重要课题之一。

二、减振机构的设计原理减振机构的设计主要通过改变列车的振动特性，达到减少车体振动的目的。

常见的减振机构包括弹簧减振器、液体减振器、液体弹簧减振器等。

这些减振机构通过吸收和分散车体的振动能量，从而减轻列车的振动。

三、减振机构的仿真方法在减振机构的设计过程中，仿真是一种非常重要的方法。

通过仿真，可以模拟车体在实际运行过程中的振动情况，从而评估减振机构的设计效果。

常用的减振机构仿真软件有Ansys、ADAMS等，通过这些软件可以对减振机构进行各种参数的优化，进一步提高减振机构的效果。

四、应用实例：中国高速列车的减振机构设计中国高速列车作为世界上最大和最快的高速铁路网络，其减振机构设计也是全球研究的重点之一。

例如，中国的CRH380A型高速列车在设计过程中，采用了多种减振机构，包括弹簧减振器、液体减振器等。

通过对这些减振机构进行仿真和实验，CRH380A型高速列车的振动和噪音问题得到了有效的解决，提高了列车的运行稳定性和乘坐舒适度。

五、未来的发展方向随着科技的不断进步和人们对高速列车乘坐舒适度的要求越来越高，减振机构的设计也在不断发展。

未来，减振机构的设计将更加注重减少列车的振动和噪音，并提高列车的运行效率。

同时，新材料和新技术的应用也将为减振机构的设计带来更大的突破。

六、结语设计和仿真高速列车减振机构是提高列车运行稳定性和乘坐舒适度的重要手段。

轨道不平顺激励下车辆-桥梁垂向随机振动方差解法晋智斌;强士中;李小珍【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2008(030)006【摘要】提出时滞多维非白噪声轨道不平顺激励下车辆桥梁垂向随机振动的时域分析方法.采用白噪声滤波法模拟单轮对下的不平顺,在宽频带内识别滤波器参数以实现波长选择功能.基于Pade近似构造累次时滞滤波器以反映各轮对下不平顺之间的时滞关系.结合成型和时滞滤波器,构造以一致白噪声为输入、时滞多维非白噪声不平顺为输出的合成滤波器.建立车辆桥梁垂向振动模型,并与合成滤波器联立得到一致白噪声激励下的车-桥-滤波器扩阶状态方程.继而提出求解此扩阶时变系统随机振动方差响应的递推算法.算例结果与Monte Carlo模拟法符合良好,表明该方法具有足够的精度,且对时间步长不敏感.【总页数】6页(P63-68)【作者】晋智斌;强士中;李小珍【作者单位】西南交通大学,土木工程学院,四川,成都610031;西南交通大学,土木工程学院,四川,成都610031;西南交通大学,土木工程学院,四川,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U441.3【相关文献】1.传统车辆模型与车辆-轨道耦合模型的垂向随机振动响应分析及比较 [J], 陈果;翟婉明;蔡成标2.基于逆虚拟激励法的垂向轨道不平顺功率谱识别 [J], 张健;赵岩;张亚辉;钟万勰3.随机不平顺激励下磁浮车辆轨道梁动力响应 [J], 时瑾;魏庆朝;万传风;邓亚士4.考虑轮轨非线性接触的车辆-轨道-桥梁垂向耦合系统随机振动分析 [J], 刘付山; 曾志平; 郭无极; 朱志辉5.轨道不平顺激励下高速磁浮列车垂向动力学仿真 [J], 邹逸鹏;刘放;庞振华;唐语;吴涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第 38 卷第 5 期Vol.38 No.5工 程 力 学2021年5 月May2021ENGINEERING MECHANICS191文章编号：1000-4750(2021)05-0191-08地铁轮轨耦合不平顺激励对轨道振动影响分析马 蒙1，李明航1，谭新宇1，曲翔宇1，张厚贵2(1. 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044；2. 北京市劳动保护科学研究所， 北京 100054)摘 要：轮轨动态输入激励直接影响车辆-轨道耦合模型的计算结果。

目前在地铁列车环境振动振源研究中，大多只考虑了轨道不平顺的激励而忽略了车轮不圆顺的影响。

为了构建地铁轮轨耦合不平顺激励、综合分析轨道不平顺以及车轮、钢轨的磨耗状态对轨道动力响应的影响，对一列地铁列车进行了车轮不圆顺的现场测试，同时对一段区间隧道内的轨道不平顺和钢轨粗糙度均进行了测试。

基于车辆-轨道耦合频域解析模型计算了轨道动力响应，比较了不同轮轨激励模式对计算结果的影响。

同时，在同一区间隧道内实测了钢轨振动响应，用以验证不同激励模式计算结果的准确性。

结果表明：美国谱和Sato谱会低估车轮不圆顺典型波长控制频段的振动响应，从而难以准确获得8 Hz~200 Hz频段的振动响应；按能量叠加方法获得的轮轨耦合不平顺谱可反映完备的轮轨激励信息，以此作为激励，在8 Hz~200 Hz频段，可计算获得与实测值更相近的模拟计算结果。

关键词：地铁；车轨耦合动力学；功率谱密度；车轮不圆顺；轨道不平顺；钢轨粗糙度中图分类号：U260.11+1 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0421INFLUENCE ANALYSIS ON TRACK VIBRATION DUE TO COUPLED IRREGULARITY EXCITATION OF METRO WHEEL-TRACKMA Meng1 , LI Ming-hang1 , TAN Xin-yu1 , QU Xiang-yu1 , ZHANG Hou-gui2(1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;2. Beijing Institute of Labor Protection Science, Beijing 100054, China)Abstract: The input wheel-track dynamic excitation directly affects the calculation results of vehicle-track coupled models. Nowadays, in the research of metro-train induced environmental vibrations, only the track irregularity excitation was considered but the effect of wheel roughness was ignored. To establish a metro wheel-track coupled excitation and to comprehensively analyze the influences of track irregularity, the out-of-round wheels of a metro train were measured, and the track irregularities and rail roughness in a metro running tunnel were also measured. Based on the vehicle-track coupled analytical model in the frequency domain, the track dynamic responses were calculated, and the influences on the results of different wheel-track simulations were compared. Furthermore, the rail vibrations were measured in the same metro running tunnel, which were used to validate the calculation accuracy by different simulations. The research results indicate that: the vibration responses will be underestimated in typical frequency band domination by wheel irregularities using the US irregularities power spectrum density (PSD) and Sato irregularities PSD, and accordingly, it is difficult to obtain the accurate vibration responses between 8 Hz and 200 Hz. The wheel-rail coupled irregularity PSD obtained by energy superposition can reflect the complete wheel-rail excitation information, which can be used to obtain the accurate simulation results between 8 Hz and 200 Hz.收稿日期：2020-06-30；修改日期：2020-09-09基金项目：国家自然科学基金项目(51978043)通讯作者：马　蒙(1983−)，男，四川成都人，副教授，博士，主要从事轨道交通环境振动研究 (E-mail: ***************.cn).作者简介：李明航(1991−)，男，辽宁朝阳人，博士生，主要从事地铁环境振动影响与预测研究(E-mail: *****************.cn);谭新宇(1994−)，男，山东诸城人，博士生，主要从事地铁车辆轨道动力学研究 (E-mail: *****************.cn);曲翔宇(1994−)，男，山东威海人，博士生，主要从事轨道交通环境振动研究(E-mail: *****************.cn);张厚贵(1982−)，男，贵州安顺人，助理研究员，博士，主要从事地铁环境振动与轮轨动力磨耗研究(E-mail: *********************).Key words: metro; vehicle-track coupled dynamics; power spectral density; wheel out-of-round wear; track irregularity; rail roughness地铁列车运行引起的振动由车辆、轨道相互作用产生，经由轨道结构、隧道结构、地层及建筑基础，传至敏感建筑内部引起结构振动及二次噪声，对楼内居民生活和建筑功能造成潜在影响。

基于轨道不平顺地铁车辆动力学分析摘要：轨道不平顺是使车辆产生振动的一个主要的外部激励，轨道局部不平顺则会引起车辆产生强烈的瞬时振动。

在车辆的动力学仿真计算中，轨道激励是车辆系统不可或缺的外部激励。

关键词：地铁车辆；轨道不平顺；动力学性能1轨道不平顺概述轨道不平顺是指铁路轨道的轨面磨耗和轨道的几何形状发生了改变，而使轨道处在不平顺的状态，一般是由于列车运行中车轮与线路轨道的之间相互作用引起的。

轨道不平顺一般分为四类：钢轨顶面沿轨道纵向高低不平的轨道垂向不平顺、钢轨顶面沿轨道的左右两轨对应点的高低不平的轨道水平不平顺、钢轨横向沿轨道纵向的凹凸不平的轨道横向不平顺以及左右两轨横向间距沿轨道纵向的距离偏差的轨距不平顺。

轨道不平顺对列车的平稳性、舒适性和安全性都有很重要的影响，它是引起列车振动、轮轨间作用力增大的主要原因，也是轨道方面直接限制列车速度的主要因素。

轨道随机不平顺由于其形成的因素众多，往往表现出随机性。

在线路的特定结构处或偶然地点（如线路局部病害处）产生的轨道几何参数的偏差称为轨道局部不平顺。

局部不平顺对机车车辆运行的安全有重大影响，机车车辆行经单个轨道局部不平顺会引起机车车辆产生强烈的瞬时振动；机车车辆行经连续出现好几个局部不平顺时，在不利的场合下，激励的频率有可能接近机车车辆的共振频率而激起大的振动。

某些局部位置的轨道不平顺，或幅值较大，或形状特殊。

这些突出的局部不平顺往往引起很大的车辆响应，造成车体异响、轮对踏面磨耗异常等故障。

2列车牵引电机的悬挂与定位列车牵引电机的安装需要通过五根垂向吊杆吊挂在一个转向架的前后两根均衡梁上，同时为了限制直线电机的横向摆动，在电机与构架间又设置了两根横向支承杆，为传递牵引力在直线电机中轴线位置设置了一根具有一定长度的牵引拉杆，使得牵引力可以从电机直接传递到构架。

车下各类设备、箱体在安装过程中要仿照牵引电机的悬挂与定位方法进行设计安装，通过车辆动力学分析保证车辆平稳性、稳定性。

文章编号:1673-0291(2010)06-0021-05提速线路轨道不平顺波长的动力仿真辛 涛,高 亮,曲建军(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘 要:基于耦合动力学理论,利用有限元方法建立了车辆-轨道耦合系统振动分析模型,输入不同截止波长的不平顺数据进行动力仿真计算,以确定轨道不平顺管理波长范围.高低不平顺主要影响车体的沉浮和点头运动,引起车体垂向加速度增大;轨向不平顺主要影响车体的侧滚和摇头,引起车体横向振动加速度增大.长波不平顺的影响主要体现在车体振动上,因此本文选定车体加速度作为确定不利波长的判定指标,对提速线路200km/h 和250km/h 速度下轨道不平顺波长管理的范围进行了探讨,并提出了提速线路轨道不平顺波长管理的建议.关键词:轨道不平顺;不利波长;动力仿真;有限元法中图分类号:U21113 文献标志码:ADynamic Simulation Study on Wavelength of TrackIrregularities in Raising Speed RailwayX IN T ao,GA O L iang ,Q U Jianj un(School o f Civil Engineer ing ,Beijing Jiaotong U niversity ,Beijing 100044,China)Abstract:Based on coupling dynamics theory,vehicle -track coupling system v ibration analysis model w as established by using finite element method.Dynam ic calculations w ere carried out by inputting ir -reg ularity data of different cutoff w avelengths into the model,in order to determine the w aveleng th ranges of track irreg ularities required control.Vertical irregularity m ainly influences bouncing and pitching vibration of car -body,and increases the vertical acceleration of car -body.Alignment irregular -ity mainly influences side rolling and sw ing v ibration of car -body,and increases lateral acceleration of car -body.Considering track irregularities of long wavelengths having great influences on vibration of car -body,car -body acceleration w as selected as the index to determ ine the unfavorable w avelength of track irregularities.Management w aveleng th ranges of track irregularities in raising speed railw ay un -der 200km/h and 250km/h driving condition w ere discussed,and some suggestions on the manage -ment of track irregularities in raising speed railw ay were put forw ard in the end.Key words:track irreg ularity;unfavorable waveleng th;dynamic simulation;finite element method 收稿日期:2009-07-06基金项目:国家自然科学基金资助项目(50878018);国家/8630计划项目资助(2007AA11Z129);铁道部科技研究开发计划项目资助(2005G002)作者简介:辛涛(1985)),男,山东潍坊人,博士生.email:06115246@.高亮(1968)),男,山东滕州人,教授,博士,博士生导师.当行车速度提高时,有影响的轨道不平顺波长范围也随之增大,高速行车条件下必须控制的波长范围大为增加[1].列车高速运行的安全性、平稳舒适性是建立在轨道高平顺性基础上的,因此,必须充分认识高速行车条件下各种轨道不平顺的影响,严格控制轨道的平顺性.高速铁路比较发达的国家如日本和德国等,都已经认识到了长波长轨道不平顺的危害性,并针对第34卷第6期2010年12月北 京 交 通 大 学 学 报JOU RN AL O F BEIJIN G JIAOT O NG U N IV ERSI T YV ol.34N o.6Dec.2010长波长不平顺制定了专门的管理标准.随着铁路大提速的持续开展,我国也逐渐认识到了长波长轨道不平顺管理的重要性,并从长波长不平顺的检测、养护维修、管理标准等方面进行了探索和研究[2-8].在高速行车条件下,长波不平顺对车体振动的影响变得不可忽视[1].本文作者通过建立车辆-轨道耦合系统振动分析模型,研究了提速线路轨道不平顺对车辆振动的影响规律,重点研究轨道不平顺波长与车辆振动之间的关系,并确定了轨道不平顺的不利波长范围.1 车辆-轨道耦合系统振动分析模型运用耦合动力学思想[9],建立了车辆-轨道耦合系统振动分析模型.系统振动分析模型由车辆模型和轨道模型按照一定的轮轨运动关系联系起来.车辆模型视为由车体、转向架和轮对等刚体,以及一系、二系悬挂等弹性元件组成的二系悬挂多刚体多自由度系统.轨道模型按照轨道结构的特点离散为不同的有限单元,如钢轨被离散为弹性点支承欧拉梁单元.将车辆和轨道看作一个联合动力体系,以轮轨接触为界面,分别建立车辆和轨道的运动方程,两者之间通过轮轨的几何相容条件和相互作用力平衡条件来联系.111 车辆模型根据车辆的结构形式、悬挂特性,将车体、转向架及轮对均视为刚体,车辆模型就变成由车体、转向架与轮对组成的多刚体系统,彼此之间通过两系弹簧阻尼器元件连接,见图1.(a)侧视图(b)俯视图图1 车辆模型示意图F ig.1 Diagram of vehicle model在车辆-轨道耦合系统振动分析模型中,车体和转向架各有5个自由度,即沉浮、点头、横移、侧滚和摇头;每个轮对具有4个自由度,即沉浮、横移、侧滚和摇头,不考虑车轮转速不均匀产生的回转.具有二系悬挂的整车模型示意图如图1.112 轨道模型本文以高速铁路有砟轨道为例进行研究,在轨道模型中,只考虑钢轨的弯曲变形,而不考虑其剪切变形,钢轨单元在横向和垂向上均看作弹性点支承等截面梁.轨枕单元在垂向上看作连续弹性基础上的等截面梁,在横向上则视作质量块来处理.113 轮轨相互作用模型轮轨之间的耦合作用,通过轮轨接触来实现.根据H ertz 非线性弹性接触理论计算轮轨法向力,根据Kalker 线性蠕滑理论计算蠕滑力,并用Johnson 和Vermeulen 理论进行非线性修正.图2给出了车辆-轨道耦合系统振动分析模型的示意图.(a)侧视图(b)后视图图2 车辆-轨道耦合系统振动分析模型示意图F ig.2 Diagr am of vehicle -track coupling systemv ibration analysis model将车辆的运动方程和轨道的运动方程联立,得到车辆-轨道耦合系统的运动方程M v v 00M tt &D v &D t+C vv C vtC t v C t tÛD v ÛD t+K vv K v t K tv K tt D v D t =P vP t(1)22北 京 交 通 大 学 学 报 第34卷式中:[M]、[C]、[K]分别表示质量、刚度和阻尼矩阵,D 、ÛD 、&D 、P 分别表示位移、速度、加速度和荷载向量,下标v 和t 分别表示车辆和轨道.求解方程(1),可以得到系统各部分的动力响应及相关指标.模型的建立和求解,都是利用自编的Fortran 仿真计算程序来完成.对于上述计算模型的正确性,已与既有其他的自编程序、ADMAS/Rail 动力学分析软件及实测数据进行了对比、验证,从线形和量值上证明了模型的正确性.114 计算参数选取轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要根源,对行车平稳舒适性和行车安全都有重要影响.在车辆-轨道耦合系统振动分析模型中,输入轨道不平顺作为外部激励.轨道不平顺与轨道结构、运输条件和维修手段等多种因素相关,一般由轨检车检测获得.本文采用的是青岛)济南段轨检车的实测不平顺数据,见图3.(a)轨向不平顺(b)高低不平顺图3 实测轨道不平顺数据Fig.3 M easured track ir reg ularity data车辆采用CRH2动车组参数,定距1715m,轴距215m.动车车体质量3916t,构架质量312t,轮对质量210t;拖车车体质量3414t,构架质量216t,轮对质量211t.采用60kg/m 钢轨,弹性模量为205900MPa;扣件间距016m.2 动力仿真计算结果及分析对轨检车实测不平顺数据分别按截止波长20m 、30m 、40m 、45m 、50m 、55m 、60m 、65m 、70m 、75m 、80m 、85m 、90m 、95m 和100m 进行滤波,得到多个数据文件,分别输入到仿真计算程序中作为系统的激励.轨道不平顺种类很多,影响因素也不相同,本文仅以高低和轨向不平顺为例进行研究,下面给出以车体加速度为不利波长判定标准的结果.不同种类的轨道不平顺对车体振动的影响不同,高低不平顺主要影响车体的沉浮和点头运动,使车体垂向加速度增大;轨向不平顺主要影响车体的侧滚和摇头,使车体横向加速度增大,这与相关文献[10]的结论一致.因此,本文根据车体垂向加速度来确定高低不平顺的不利波长范围,根据车体横向加速度来确定轨向不平顺的不利波长范围.下面给出了不同速度下车体重心处加速度的平均值、最大可能值和不平顺波长的关系曲线,其中最大可能值是具有9917%保证率的统计值.211 车速200km/h 条件下的计算结果车速200km/h 条件下车体垂向加速度与高低不平顺波长、车体横向加速度与轨向不平顺波长的关系曲线见图4和图5.(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图4 车速200km/h 车体垂向加速度与高低不平顺波长关系曲线Fig.4 Relationship curve between car -body verticalacceleration and vertical pr ofile irregularitywavelength at 200km/h23第6期 辛 涛等:提速线路轨道不平顺波长的动力仿真(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图5 车速200km/h 车体横向加速度与轨向不平顺波长关系曲线Fig.5 Relat ionship curve between car -bodylater al acceleration and alignment ir regularity waveleng th at 200km/h从图4可以看出,对于高低不平顺,随着波长范围的扩大,车体垂向加速度整体上呈增大趋势.当不平顺波长大于90m 时,车体垂向加速度趋于稳定.从图5可以看出,对于轨向不平顺,车体横向加速度呈现明显的/台阶式0变化,波长20m 时一个台阶,30m 到55m 一个台阶,70m 以上一个台阶.台阶之间加速度差别较大,台阶内加速度基本不变.车速200km/h 情况下,当不平顺波长大于70m 时,车体横向加速度趋于稳定.212 车速250km/h 条件下的计算结果车速250km/h 条件下车体垂向加速度与高低不平顺波长、车体横向加速度与轨向不平顺波长的关系曲线见图6和图7.从图6可以看出,对于高低不平顺,随着波长范围的扩大,车体垂向加速度整体上呈增大趋势.当不平顺波长大于90m 时,车体垂向加速度趋于稳定.从图7可以看出,对于轨向不平顺,车体横向加速度呈现明显的/台阶式0变化,波长20m 时一个台阶,30m 到60m 一个台阶,75m 以上一个台阶.台阶之间加速度差别较大,台阶内加速度基本不变.车速250km/h 情况下,当不平顺波长大于75m 时,车体横向加速度趋于稳定.车体的自振频率f 多在1H z 左右,当不平顺的激扰频率与之相等或者接近时,车体就会产生强烈(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图6 车速250km/h 车体垂向加速度与高低不平顺波长关系曲线Fig.6 Relationship curve between car -body verticalacceleration and vertical pr ofile irregularitywavelength at 250km/h(a)加速度平均值(b)加速度最大可能值图7 车速250km/h 车体横向加速度与轨向不平顺波长关系曲线Fig.7 Relat ionship curve between car -body later al acceleration and alignment irregularity wavelengthat 250km/h的谐振,恶化旅客乘坐的舒适性,日本高速新干线就曾遭遇这样的/1Hz 问题0[1,10-11].当列车以速度v24北 京 交 通 大 学 学 报 第34卷运行时,引起车体强烈谐振的轨道不平顺波长K= v/f.可见,随着列车速度的提高,引起车体谐振的不平顺波长也随之增大.我国干线提速前,波长30 m以上的不平顺影响小,可忽略不计,轨检车可测的波长范围为1~30m[1].但列车提速后长波不平顺影响不可忽视,必须增大轨检车可测波长的范围.需要检测的不平顺范围需要根据线路上运行的车辆的自振频率和行车速度来确定.在本文的计算条件下,车速达到200km/h时,高低不平顺的管理波长应不低于90m,轨向不平顺的管理波长应不低于70m;行车速度达到250km/h时,高低不平顺的管理波长应不低于90m,轨向不平顺的管理波长应不低于75m.3结论利用建立的车辆-轨道耦合系统振动分析模型,对提速线路轨道不平顺波长进行了仿真计算和研究,主要研究结论有:1)随着行车速度的提高,有影响的轨道不平顺波长范围有了明显的扩大,长波不平顺对车体振动的影响变得不可忽视.对于行车速度200~250km/ h的提速线路,建议高低不平顺的管理波长不低于90m,轨向不平顺的管理波长不低于75m.2)提速线路轨道不平顺波长相比有了较大的增加,传统的检测手段需要改进和提高.由于轨道不平顺的管理涉及多个方面,建议对现有的轨道不平顺管理方法进行综合改进,如提高轨检车的检测范围、在工务维修方面制定更严格的标准等,从多个方面综合入手才能取得更好的效果.3)本文只是针对一种客车车辆计算得到的不平顺管理波长范围,对于不同的车辆类型,结果会有一定的差异,轨道不平顺波长的管理范围应与列车类型和行车速度相适应.参考文献:[1]罗林,张格明,吴旺青,等.轮轨系统轨道平顺状态的控制[M].北京:中国铁道出版社,2006.LU O Lin,ZHA NG G eming,W U W angqing,et al.Control of T rack Ir reg ularities in Wheel/Rail System[M].Beijing: China Railway Publishing 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House,2004.(in Chinese)25第6期辛涛等:提速线路轨道不平顺波长的动力仿真。

虚拟激励法下汽车行驶平顺性振动仿真分析的开题报告一、研究背景汽车行驶平顺性是一辆汽车行驶中非常重要的指标之一，对汽车的驾驶舒适度和乘客的健康都有很大影响。

而汽车行驶平顺性振动是影响汽车行驶平顺性的重要因素。

因此，对汽车行驶平顺性振动进行仿真分析，寻求减小振动、提高平顺性的方法，对汽车的研发、生产与使用都有很大的意义。

现有的汽车行驶平顺性振动仿真分析方法主要是基于有限元法、多体动力学法等方法，但这些方法计算耗时较长、要求精度高，不利于实际应用。

而虚拟激励法由于计算复杂度低、精度高、计算速度快，已成为汽车振动仿真研究的热点。

二、研究目的本文旨在研究虚拟激励法在汽车行驶平顺性振动仿真中的应用，并比较虚拟激励法与传统有限元法和多体动力学法的差异性和优劣势，为进一步提高汽车行驶平顺性提供理论基础和实践指导。

三、研究内容1. 文献综述对现有与虚拟激励法、有限元法、多体动力学法相关的文献进行综述和分析，找出其优劣与适用性。

2. 建立汽车行驶平顺性振动的有限元模型及多体动力学模型3. 建立虚拟激励法模型4. 汽车行驶平顺性振动仿真分析通过有限元法、多体动力学法和虚拟激励法三种方法对汽车行驶平顺性振动进行仿真分析，并比较其结果的差异。

5. 优化模型并验证仿真结果对模型进行优化和修正，并验证虚拟激励法的仿真结果与实测数据的吻合度。

四、研究意义1. 探讨虚拟激励法在汽车行驶平顺性振动仿真中的应用优势；2. 汽车行驶平顺性振动仿真部分研究成果可推广到其他交通工具行业，具有广泛的应用前景；3. 初步探究虚拟激励法在汽车行驶平顺性振动仿真领域的作用，为日后研究提出方向和建议。

五、研究步骤1. 数据收集与文献综述；2. 构建有限元模型和多体动力学模型，并分析计算；3. 仿真实验和分析，并和实测数据对比；4. 通过优化模型对实验结果进行改进验证；5. 结果分析和讨论。

六、研究方案1. 建立虚拟激励法模型在汽车行驶平顺性振动仿真方面的应用；2. 对比有限元法、多体动力学法与虚拟激励法在汽车行驶平顺性振动仿真过程中的差异与优劣；3. 优化模型以提高仿真结果的准确程度；4. 验证模型的仿真结果与实测数据的吻合度；5. 结合理论分析和实际验证结果进行结果分析和讨论。

基于BP神经网络的轨道不平顺与车体振动关联模型牛留斌【摘要】利用Welch谱分析方法得到实测车体振动加速度功率谱的分布,确定车体振动能量主要集中的频段;用相干函数确定在这些频段中与车体振动相干性较强的轨道不平顺,以此轨道不平顺和对应的车辆运行速度为模型的输入变量,车体振动加速度作为模型的输出变量;考虑轨道不平顺与车体振动加速度之间存在的时间延迟步,采用主成分分析法对模型多维输入进行降维处理,构建车体振动与轨道不平顺之间3层BP神经网络关联模型,关联模型的参数由实测数据训练神经网络得到.对比模型输出与实测振动的结果表明:模型输出结果与实测数据相关程度高,波形吻合好,两者之间的残差近似符合零均值正态分布.【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】7页(P26-32)【关键词】轨道不平顺;车体振动加速度;BP神经网络;主成分分析;相干分析【作者】牛留斌【作者单位】中国铁道科学研究院基础设施检测研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】U211.5;U260.111轨道不平顺是指轨道的几何形状、尺寸、空间位置相对其正常状态的偏差，按照激扰方向的不同可以将其分为轨向、高低、三角坑、水平等。

轨道不平顺是引起机车车辆振动、轨道结构变化等问题的主要来源。

车体振动加速度一方面反映了车辆对轨道不平顺的响应，是车辆运行品质的一种量度，另一方面也客观反映了轨道不平顺的状态。

因此，研究轨道不平顺与车辆振动之间的关联关系具有很强的工程意义，比如利用车体振动加速度与轨道不平顺在空间频域上的相干性分析，可确定引起车辆振动主要来源的轨道不平顺不利波长的分布。

在轨道不平顺与车体振动加速度关联关系的研究中，有的先建立车辆—轨道振动模型，后输入轨道不平顺数据，以研究模型输出(车体振动加速度)与输入之间的关系，如陈果[1]等利用车辆—轨道垂横耦合模型研究了轨道不平顺对车辆—轨道耦合系统横向随机振动的影响；也有的采用时间序列方法、系统辨识理论等建立轨道不平顺与车体振动加速度之间的关系，如Atsushi Furukawa[2-3]等利用空间状态方法建立了轨道不平顺与车体振动加速度之间的关联模型。

轨道不平顺激扰下高速列车振动特性分析轨道不平顺激扰下高速列车振动特性分析引言高速列车在现代交通中起着至关重要的作用。

然而，在实际运行过程中，列车所面临的轨道不平顺激扰会对列车振动特性产生重要影响。

因此，深入研究轨道不平顺激扰下高速列车的振动特性对于确保列车运行安全与乘坐舒适性具有重要意义。

一、轨道不平顺的成因与影响轨道不平顺是指轨道表面存在的凸起或凹陷。

它的成因多种多样，包括自然因素（如地壳运动、气候变化等）和人为因素（如施工质量、维修保养等）。

轨道不平顺既会对列车产生冲击力，又会增加轮轨间的相对位移，从而影响列车的运行稳定性和振动特性。

轨道不平顺对列车振动特性产生的影响主要包括以下几个方面：1. 振动频率的变化：轨道不平顺会导致列车的振动频率发生变化。

在不平顺较大的轨道上，列车的振动频率较高，而在平顺的轨道上，振动频率则相对较低。

2. 振幅的增加：轨道不平顺会使列车的振幅增大。

这是因为轨道不平顺造成了轮轨间的额外位移，进而增加了列车振动的振幅。

3. 振动模态的变化：轨道不平顺还会改变列车的振动模态。

在不平顺较大的轨道上，列车的振动模态会发生转变，使列车振动的形态变得复杂。

二、高速列车振动特性分析为了深入了解轨道不平顺激扰下高速列车的振动特性，我们可以借助数学建模和仿真方法进行分析。

首先，我们可以建立高速列车与轨道之间的力学模型。

该模型考虑列车的几何特性、轮轨之间的接触关系以及轨道不平顺造成的冲击力等因素。

通过这个力学模型，可以计算出列车振动的频率、振幅和振动模态。

其次，我们可以使用专业的仿真软件对列车振动进行模拟。

通过在仿真软件中输入轨道不平顺的数据，可以获得列车在不同情况下的振动响应。

通过对仿真结果的分析，可以得到列车振动特性的详细信息。

三、振动控制策略分析在轨道不平顺激扰下，为了保证列车的运行安全与乘坐舒适性，我们可以采取一些振动控制策略。

1. 主动控制：通过在列车车体或轮轴上设置主动控制器，可以实时感知列车的振动状态，并对其进行主动控制。

城市轨道交通轨道不平顺对振动源强的影响研究摘要：城市轨道交通作为最主要的城市公共交通系统之一，给人们日常生活带来极大便利的同时，引起的噪声振动影响也日益明显。

在城市轨道交通运营线路中有地下线、高架线、地面线等几种形式，其中地下线约占总线路长度的70%。

因此，轨道交通穿越城区列车引发的周边环境振动问题逐渐变得越来越突出。

轨道不平顺是车辆-轨道耦合系统的直接激励源，有必要分析不平顺程度的振动源强随着列车运营速度提高而受到的影响。

因此，为适应城市轨道交通设计时速不断提高的趋势，并为设计时速100～120km/h、不同轨道不平顺谱条件下的振动环境影响评价及减振设计提供参考依据，开展城市轨道交通轨道不平顺对振动源强的影响研究具有很强的必要性。

关键词：城市轨道；不平顺；振动源强影响引言不平衡轨道是车辆振动的重要因素。

单轨道交通在世界范围内规模较小，提供的研究较少，对单轨道和轨道交通不均匀的桥梁旅行的耦合性能产生影响。

不均匀轨道上的角度激励会影响超过蛇形临界速度时可能发生的振动，例如通过边界环的振动。

非连续轨道之间的带特性曲线和耦合系统的振动响应以及轨道非均匀敏感波长的分布特征表明，不同方向的不均匀轨道可能导致车辆系统和组件的不同振动。

1研究方法为分析导则给出的振动速度修正半经验公式的适用性，在与现场实测结构对比验证的基础上，计算分析列车运营速度、轨道不平顺条件对环境振动源强时频域特性的影响，具体内容包括：1）振动源强实测数据分析及模型验证。

对轨道交通振动源强实测数据进行时频域分析，统计振动源强的基本特征，并对本次的仿真模型及方法进行验证；另一方面，将同一断面不同运营速度列车引发的环境振动最大Z振级VLZmax与导则提供的半经验公式进行对照分析。

2）振动速度修正半经验公式预测参数优化。

优化在不同运营条件下CV的半经验公式，并考虑轨道不平顺的影响，通过数值仿真计算出时速100～120km/h速度修正系数，最终给出建议值。

提速线路轨道不平顺波长的动力仿真
辛涛;高亮;曲建军
【期刊名称】《北京交通大学学报》
【年(卷),期】2010(034)006
【摘要】基于耦合动力学理论,利用有限元方法建立了车辆-轨道耦合系统振动分析模型,输入不同截止波长的不平顺数据进行动力仿真计算,以确定轨道不平顺管理波长范围.高低不平顺主要影响车体的沉浮和点头运动,引起车体垂向加速度增大;轨向不平顺主要影响车体的侧滚和摇头,引起车体横向振动加速度增大.长波不平顺的影响主要体现在车体振动上,因此本文选定车体加速度作为确定不利波长的判定指标,对提速线路200 km/h和250 km/h速度下轨道不平顺波长管理的范围进行了探讨,并提出了提速线路轨道不平顺波长管理的建议.
【总页数】5页(P21-25)
【作者】辛涛;高亮;曲建军
【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京,100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京,100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】U211.3
【相关文献】
1.提速线路轨道不平顺不利波长的研究 [J], 房建;雷晓燕;练松良;刘林芽
2.提速线路长波长不平顺检测方法的研究 [J], 张新奎
3.提速200 km/h线路长波长不平顺的养护维修技术 [J], 李光林;张新奎;朱利民
4.客货共运线路轨道不平顺不利波长的分析研究 [J], 练松良;黄俊飞
5.提速线路轨道长波不平顺检测技术 [J], 陈新
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第38卷第1期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol. 38 No. 1 2019轨道不平顺激励下悬浮隧道车隧耦合振动响应分析林亨，项贻强，陈政阳，杨赢(浙江大学建筑工程学院，杭州310058)摘要：悬浮隧道是悬浮在水下-定深度的新型封闭式交通结构物。

为分析轨道不平顺激励下水中悬浮隧道车 隧耦合振动特性，将行驶车辆和悬浮隧道分别象为弹簧-质量车和离散弹性支撑梁，并结合M o u o方程考虑流体附加 惯性效应和阻尼效应，建立悬浮隧道车隧耦合振动微分控制方程。

基于MATLAB采用四阶龙格-库塔法求解悬浮隧道在 轨道不平顺激励下的车隧耦合振动响应。

计算结果表明:悬浮隧道车隧耦合振动同时受到轨道不平顺和流体作用效应的 影响。

基于数值计算结果，考虑流体作用效应的结构位移响应有3%左右的增加;而在轨道不平顺激励下，考虑耦合振动 的结构位移响应平均有J~10%的增加。

其次，锚索刚度对在轨道不平顺麵下结构位移响应具有抑制作用。

具有较 大锚索刚度的悬浮隧道对轨道不平顺更敏感，局部振动更剧烈。

再者，快速行驶车辆在高干扰轨道激励下使耦合系统发 生更强烈的振动，可通过控制车辆行驶轨道的平顺度以降低高速通行要求下产生的车隧耦合振动影响。

关键词：悬浮隧道；轨道不平顺；车隧耦合振动；锚索刚度；车辆速度中图分类号：TH212; TH213.3 文献标志码：A DOI ： 10. 13465/j. cnki. jvs. 2019.01.001Vehicle-tunnel coupled vibration responses of a submergedfloating tunnel under excitation of track irregularitiesLIN Heng,XIANG Yiqiang,CHEN Zhengyang,YANG Ying(College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China) Abstract；Submerged floating tunnel (SFT)is a novel closed traffic structure suspended under water.Here，in order to analyze vehicle-tunnel coupled vibration responses of a SFTdue to track irregularities，it was simplified as a spatial beam on discrete elastic supports with a spring-mass vehicle moving on it.Considering fluid added inertia effect and damping effect with Morison equation，the governing dynamic differential equations for vehicle-tunnel coupled vibration responses of the S FT due to track irregularities were established.Adopting the fourth-order Runge-Kutta method based on MATLAB，these dynamic differential equations were numerically solved.The results showed that the vehicle-tunnel coupled vibration responses of the SFTare affected by both track irregularities and fluid effects;the structure displacement responses due to fluid effects increase'y about3%;the structure displacement responses irregularities increase by about 5%to10% ;besides，the tether stiffness can suppress the structure displacement responses under excitation of track irregularities，the SFT with larger tether stiffness is more sensitive to track irregularities，and its local vibration is more acute；furthermore，the fast moving vehicle may cause more intensive vibration of the coupled system under excitation of track with larger irregularities，to control track irregularities the effects of vehicle-tunnel coupled vibration o f the SFT on moving vehicles with high velocity.Key words；submerged floating tunnel；track irregularities;vehicle-tunnel coupled vibration;tether stiffness; vehicle velocity悬浮隧道（Submerged Floating Tunnel，SFT)，又名阿基米德桥，是悬浮在水下一定深度的新型封闭式交 通结构物[1]。

汽车模型论文：虚拟激励法下汽车行驶平顺性振动仿真分析第一篇：汽车模型论文：虚拟激励法下汽车行驶平顺性振动仿真分析汽车模型论文：虚拟激励法下汽车行驶平顺性振动仿真分析【中文摘要】随着社会经济发展,汽车已经成为人们日常生活中重要的交通工具之一而行驶平顺性是汽车一个很重要指标,对汽车的动力性,操纵稳定性、制动性以及燃油经济性等均有影响。

为提高汽车行驶平顺性,平顺性振动仿真分析以其具有的优势已成为目前一个重要研究课题。

本文主要工作是基于虚拟激励法理论对1/4、1/2及整车模型进行行驶平顺性振动仿真分析；对四种实测道路路面高程数据进行处理,并进行了道路谱分析。

论文首先介绍了汽车行驶平顺性振动仿真研究意义、国内外相关研究的主要内容以及虚拟激励法在汽车行驶平顺性振动仿真研究中的应用意义；接着介绍了虚拟激励法的基本原理与特点,由虚拟激励法构造了与1/4/车辆模型、1/2车辆模型以及整车模型相对应的虚拟路面激励；分别给出了三种车辆模型的力学模型、数学模型以及模型主要具体参数；运用虚拟激励法对三种汽车模型进行了振动仿真,由得到的振动响应量的功率谱密度曲线,分析了其行驶平顺性。

考虑到汽车模型振动响应量计算公式中有汽车行驶速度、路面不平度等级两参量,为分析汽车行驶速度、路面等级对振动响应量的影响,假定其中一个参量固定不变,通过改变另外一个参量值,对1/2车辆模型进行仿真,然后由仿真...【英文摘要】With the development of the social and economic, the vehicles have been one of the important means of transportation in modern time.The ride comfort is a veryimportant indicator of the vehicles, and it can influence the performance of the vehicle’s power, handling stability,braking and fuel economy.In order to improve the vehicle’ s ride comfort, the ride comfort simulation with its advantages has become an important research topic.The ride comfort simulation and analysis of 1/4 vehicle model,1/2 veh...【关键词】汽车模型行驶平顺性振动虚拟激励法功率谱密度【英文关键词】Vehicle model Ride comfort Vibration Pseudo Excitation Method PSD 【目录】虚拟激励法下汽车行驶平顺性振动仿真分析4-6Abstract6-7 10-11第1章绪论10-19摘要1.1 汽车行驶平顺性研究意义究意义1111-1717-181.2 汽车行驶平顺性振动仿真研1.3 汽车行驶平顺性振动仿真研究内容1.4 基于虚拟激励法的汽车行驶平顺性振动仿真意义1.5 研究内容与主要工作18-1919-27第2章虚拟激2.1 虚拟激励法励法基本原理与虚拟路面激励的构造平稳激励基本原理20-2119-222.1.1平稳单点虚拟激励法21-222.2 虚拟路2.1.2平稳多点虚拟激励法面激励的构造22-262326-27模型27-292.2.1 单点虚拟路面激励2.3 本章小结3.1 1/4汽车3.3 整车模型2.2.2 多点虚拟路面激励23-26第3章汽车振动仿真模型27-343.2 1/2汽车模型29-3131-333.4 本章小结33-34第4章汽车振动仿真响应量计算分析34-47量功率谱密度34-37应量功率谱密度37-42应量功率谱密度42-464.1 1/4汽车模型系统频率响应与振动响应4.2 1/2汽车模型系统频率响应与振动响4.3 整车模型系统频率响应与振动响4.4 本章小结46-47第5章非平稳随机振动激励下汽车振动仿真47-53动系统瞬态空间域频响函数47-49的功率谱密度函数结52-53不平度53-545.1 车辆非平稳振5.2 空间域下振动响应量5.4 本章小6.1 路面6.3 路面5.3 仿真结果49-52第6章路面不平度数据处理53-696.2 路谱采集设备简介54-556.3.1 路面高程数据预处理高程数据处理55-6256-606.3.2 路面高程数据平稳性检验60-626.4.1 路面高程数据幅值分析6.4 路面高程数据分析62-6862-636.4.2 路面高程数据功率谱密度分析63-68第7章总结与展望69-717.2 展望70-7175-76参考文献6.5 本章小结68-69容与总结69-7071-7576 致谢7.1 研究内附录:攻读硕士学位期间发表的论文第二篇：机械振动交互式遗传算法粗糙集汽车行驶平顺性论文基于隐式性能指标的机械振动优化设计【摘要】近些年,优化算法已经成为研究与应用领域一种非常重要的工具,利用遗传算法的优化原理,普通遗传算法在解决机械振动优化设计方面的问题具有很大的优势。