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基于广义Ruzicka隔振系统的轨道车辆运行平稳性分析

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:66      更新时间:2019-11-07

                                                邵永生1,祁玉梅2,李〓成2
                                 (1.三星电子(苏州)半导体有限公司,江苏 苏州〓215100)
                                      (2.苏州大学轨道交通学院,江苏 苏州〓215131)
摘要:为研究众多参数对轨道车辆平稳性的影响,推导了基于广义Ruzicka隔振系统的轨道车辆垂向模型的振动微分方程,求解出系统的绝对传递率和Sperling平稳性指标,并与传统模型作比较。基于Sobol序列对广义Ruzicka车辆模型参数随机采样,引入Sobol′全局灵敏度分析法,对模型进行平稳性参数的全局灵敏度分析。研究结果表明,广义Ruzicka车辆模型考虑了阻尼器两端的橡胶节点作用,因此比传统模型更贴近轨道车辆实际情况;车体质量、转向架质量、二系悬挂刚度和阻尼变化对车辆平稳性的影响较大;车体点头惯量和转向架点头惯量的变化对平稳性的影响较小;二系悬挂阻尼和其他参数之间存在明显的交互作用。
关键词:Sobol′法;广义Ruzicka隔振系统;轨道车辆;平稳性;全局灵敏度
中图分类号:TH113.1〓文献标识码:A〓文章编号:2095-509X(2019)09-0008-06

  当前,我国轨道交通行业快速发展,已经渗透到人们的日常生活中。高铁作为一种快捷、舒适的交通方式,已成为人们中远距离出行的首选。随着具有自主知识产权“复兴号”动车组的成功研制并投入运营,我国高铁最高运营时速提高到350km/h,使得我国成为世界上高铁商业运营速度最快的国家。当然,随着列车运行速度的提高,轮轨之间的作用力加剧,可能会影响列车运行的平稳性,进而影响乘客的乘坐舒适度。因此,研究轨道列车运行平稳性具有重要的工程意义,这方面已经存在大量研究成果,但以往大多是通过对轨道车辆垂向模型的动力学分析来研究车辆平稳性。在这些研究中,一般将悬挂系统简化为弹簧和减振器的并联系统,并且将弹簧和减振器视为零质量。然而,在实际车辆中,阻尼器两端还存在橡胶节点。橡胶节点具有一定的刚度,它能隔离部分高频振动,并能防止阻尼器被憋坏或卡死,对阻尼器起到一定的保护作用。因此若考虑橡胶节点,悬挂系统可认为是阻尼器两端串联弹簧,并和一个主弹簧并联的隔振系统。事实上,这种隔振系统是Ruzicka隔振系统的推广,被称为广义Ruzicka隔振系统。
   另一方面,列车运行平稳性除了受到线路质量的影响外,还与车辆系统自身的结构和参数有关。不同参数对平稳性的影响程度不同,参数的不确定性所引起的结构响应的不确定性程度称为随机参数的灵敏度。参数灵敏度分析方法主要包括局部灵敏度分析法和全局灵敏度分析法。相比局部灵敏度分析法,全局灵敏度分析法参数的变动范围可扩展至全部定义域,不仅能考虑参数的概率分布,而且各个参数允许同时变化,从而可以反映出各参数间的交互作用。全局灵敏度分析法主要有傅里叶幅值检验扩展法、Sobol′法等。作为典型的全局灵敏度分析法,与其他方法相比,Sobol′法能采用与计算一阶灵敏度类似的方法快速简便地计算出高阶交叉影响项,已广泛应用于航空、军事、电力等领域。
考虑到轨道车辆系统庞大、模型参数众多、变.....

基金项目:苏州市科技计划项目(SYG201537);苏州大学“东吴学者”计划项目(R513300116)
作者简介:邵永生(1991—),男,硕士,主要研究方向为车辆动力学、半导体封装测试,shaoyonsgheng1212@163.com.
通讯作者:李成,licheng@suda.edu.cn.

文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289)

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