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跨座式单轨交通系统耦合振动特性

刘羽宇 葛玉梅 杨翊仁

刘羽宇, 葛玉梅, 杨翊仁. 跨座式单轨交通系统耦合振动特性[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(2): 46-53. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.009
引用本文: 刘羽宇, 葛玉梅, 杨翊仁. 跨座式单轨交通系统耦合振动特性[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(2): 46-53. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.009
LIU Yu-yu, GE Yu-mei, YANG Yi-ren. Vibration characteristic of coupled system for straddle type monorail beam and train[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(2): 46-53. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.009
Citation: LIU Yu-yu, GE Yu-mei, YANG Yi-ren. Vibration characteristic of coupled system for straddle type monorail beam and train[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(2): 46-53. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.009

跨座式单轨交通系统耦合振动特性

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.02.009
基金项目: 

国家自然科学基金项目 10972185

详细信息
    作者简介:

    刘羽宇(1981-), 男, 四川自贡人, 西南交通大学工学博士研究生, 从事车桥耦合振动研究

    杨翊仁(1959-), 男, 江西东乡人, 西南交通大学教授

  • 中图分类号: U232

Vibration characteristic of coupled system for straddle type monorail beam and train

More Information
  • 摘要: 将列车的每节车厢简化为15自由度的动力系统, 由拉格朗日方程导出其振动微分方程, 将轨道梁简化为欧拉梁, 基于能量法和车辆与轨道梁位移协调条件, 建立了车辆和轨道梁耦合运动控制方程, 研究了跨座式单轨交通轨道梁的动力特性。计算了列车以不同车速通过时轨道梁的动力响应, 并比较了计算结果与实测结果。比较结果表明: 理论计算结果与实测结果基本吻合, 车速对轨道梁挠度的影响较小, 但对加速度影响较大, 加速度随车速增大而增大, 在40~50 km·h-1处出现最大值, 之后随车速增大反而减小; 轮胎模型与轨道表面不平度功率谱密度函数对轨道梁横向响应计算结果影响较大, 使计算误差增大。

     

  • 图  1  车辆模型

    Figure  1.  Car model

    图  2  竖向挠度与车速的关系

    Figure  2.  Relation of vertical deflection and train speed

    图  3  跨中竖向加速度曲线

    Figure  3.  Vertical acceleration curves at mid-span

    图  4  车速30 km·h-1跨中竖向挠度时程曲线

    Figure  4.  Vertical deflection response curve of mid-span at 30 km·h-1

    图  5  车速65 km·h-1跨中竖向挠度时程曲线

    Figure  5.  Vertical deflection response curve of mid-span at 65 km·h-1

    图  6  车速30 km·h-1跨中竖向加速度时程曲线

    Figure  6.  Vertical acceleration response curve of mid-span at 30 km·h-1

    图  7  车速65 km·h-1跨中竖向加速度时程曲线

    Figure  7.  Vertical acceleration response curve of mid-span at 65 km·h

    图  8  横向挠度与车速的关系

    Figure  8.  Relation of lateral deflection and train speed

    图  9  跨中横向加速度曲线

    Figure  9.  Lateral acceleration curves of mid-span

    图  10  车速30 km·h-1跨中横向挠度时程曲线

    Figure  10.  Lateral deflection response curve of mid-span at 30 km·h-1

    图  11  车速65 km·h-1跨中横向挠度时程曲线

    Figure  11.  Lateral deflection response curve of mid-span at 65 km·h-1

    图  12  车速30 km·h-1跨中横向加速度时程曲线

    Figure  12.  Lateral acceleration response curve of mid-span at 30 km·h-1

    图  13  车速65 km·h-1跨中横向加速度时程曲线

    Figure  13.  Lateral acceleration response curve of mid-span at 65 km·h-1

    表  1  符号

    Table  1.   Nomenclatures

    符号 符号意义
    k1ijlk/ c1ijlk 空气弹簧竖向刚度/阻尼
    k2ijlk/ c2ijlk 走行轮径向刚度/阻尼
    k3ijlk/ c3ijlk 导向轮径向刚度/阻尼
    k4ijk/ c4ijk 稳定轮径向刚度/阻尼
    k5ij/ c5ij 空气弹簧横向刚度/阻尼
    2dw 走行轮横向距离
    2ds 二系悬挂横向距离
    2Lc 车辆定距
    2Lg 两导向轮轴距
    2Lw 两走行轮轴距
    h1i 车体质心至空气弹簧上平面垂向距离
    h2i 空气弹簧下平面至构架质心垂向距离
    hgi 导向轮至构架质心垂向距离
    hsi 稳定轮至构架质心垂向距离
    hgc 导向轮至梁体截面质心垂向距离
    hsc 稳定轮至梁体截面质心垂向距离
    ht 转向架至走行轮轨道面垂向距离
    hr 转向架至走行轮轮心垂向距离
    hwc 走行轮轨道面至梁体截面质心垂向距离
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    表  2  计算模型主要计算参数

    Table  2.   Main Parameters of calculation model

    计算模型参数 数值
    车体质量/kg 14 220
    转向架质量/kg 6 200
    空气弹簧竖向刚度/ (kN·m-1) 900
    空气弹簧横向刚度/ (kN·m-1) 980
    走行轮刚度/ (kN·m-1) 5 170
    导向轮/稳定轮刚度/ (kN·m-1) 6 370
    空气弹簧竖向阻尼/ (kN·s·m-1) 22.8
    空气弹簧横向阻尼/ (kN·s·m-1) 333.6
    走行轮阻尼/ (kN·s·m-1) 26.1
    导向轮/稳定轮阻尼/ (kN·s·m-1) 185.5
    车辆定距/m 9.6
    走行轮轴距/m 1.5
    导向轮轴距/m 2.5
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    表  3  表面不平度参数

    Table  3.   Parameters of surface roughnesses

    位置 参数
    走行轮轨道 α=0.000 5, β=0.35, γ=3.0
    导向轮轨道 α=0.000 6, β=0.50, γ=2.8
    稳定轮轨道 α=0.000 6, β=0.50, γ=2.6
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  • 收稿日期:  2009-11-25
  • 刊出日期:  2010-04-25

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