高速列車車體下部懸吊部件振動行為及可靠性研究

《高速列車車體下部懸吊部件振動行為及可靠性研究》是依託西南交通大學，由曾京擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速列車車體下部懸吊部件振動行為及可靠性研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：曾京
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

我國高速列車具有持續運行速度高、運行時間長的特點，這給如何保證列車長期運行的動力學性能和疲勞可靠性帶來挑戰。高速列車車體下部懸吊部件振動行為及其可靠性問題直接關係到列車的運行平穩性和安全性，國內外對這方面的研究關注不夠，研究還很不充分。本項目將主要以CRH380高速動車組為套用對象，重點開展高速列車車下懸吊部件和車體的耦合振動行為及懸吊系統的疲勞可靠性研究。通過高速列車線路跟蹤試驗，掌握服役過程中車下懸吊系統振動行為和動應力特性，建立基礎資料庫。通過建立高速列車剛柔耦合系統動力學模型，深入研究高速列車的振動傳遞關係以及車下懸吊部件和車體的耦合振動特性。開展高速列車車下懸吊系統布置和參數最佳化匹配研究，懸吊系統載荷譜和結構疲勞強度研究，以及振動容限研究。形成高速列車車下懸吊系統減振理論體系、設計方法、異常振動診斷方法以及疲勞強度評價方法。

結題摘要

針對CRH380B高速動車組，開展了車下懸吊系統振動特性的線路跟蹤試驗研究，並總結歸納已積累的試驗數據，分析了線路條件、氣候條件、運行速度、運營里程和懸吊方式等對動車組振動行為的影響，掌握了高速動車組在服役過程中車下懸吊系統的力學行為，建立了基礎資料庫。套用多體系統動力學和有限元方法，建立了高速列車剛柔耦合系統動力學仿真平台，考慮了輪軌激擾、氣動激擾、懸吊部件的旋轉激擾以及列車縱向衝動，並採用實驗室台架試驗和高速列車線路跟蹤試驗進行模型驗證。以減輕車體彈性振動為目的，研究了車體下部懸吊部件被動和主動控制的減振方法，分析了懸吊部件與車體間設定半主動減振器的減振機理；開展了車下懸吊系統的懸吊方式和參數最佳化匹配研究，研究了彈性懸吊和剛性懸吊振動性能的差異，合理布置彈性和阻尼元件，改善了懸吊部件與車體間的振動傳遞特性；研究了懸吊方式、結構形式、參數對振動模態的影響，分析了車體整體和局部模態與懸吊系統模態的關係，提出懸吊系統參數最佳化、模態匹配和頻率設計原則，進而提出了車下懸吊系統的設計方法。基於車下懸吊系統振動特性的理論和試驗，提出了車下懸吊系統隨機振動載荷的可靠性評估方法，通過機率統計方法將隨機載荷等效處理成簡諧振動載荷，指導車下懸吊研究了振動載荷與疲勞損傷的相互關係，進而提出了車下懸吊結構的最佳化設計原則以及對振動容限的要求。針對現有CRH380B高速動車組的線路運行情況和車下懸吊的結構特點，開展了車下懸吊系統的改進研究；並將研究成果套用於時速350公里“復興號”中國標準動車組，提出了車下懸吊系統設計方案。