城市軌道車輛-軌道垂向耦合振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究.pdf

1、　　長期以來，軌道車輛和軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與振動(dòng)問題的研究一直是該學(xué)科的核心課題。軌道振動(dòng)對(duì)于行車安全、舒適性、軌道系統(tǒng)壽命及其引起的環(huán)境振動(dòng)對(duì)周圍人們生活的影響是不可忽視的。因此，對(duì)軌道動(dòng)力學(xué)的深入研究刻不容緩。車輛—軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)涉及車輛工程、軌道工程、振動(dòng)力學(xué)、數(shù)值分析方法及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。研究這樣的復(fù)雜問題，一般需要從理論模型、數(shù)值仿真和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)三方面入手，采用理論與試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。軌道振動(dòng)試驗(yàn)可分為線路運(yùn)行

2、試驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)試驗(yàn)兩類。線路運(yùn)行試驗(yàn)存在試驗(yàn)周期長、費(fèi)用高、影響因素多和影響線路運(yùn)行等缺點(diǎn)，所以，各研究機(jī)構(gòu)對(duì)實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)進(jìn)行了大量的研究。
　　本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于車輛運(yùn)行的軌道垂向振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)1：10的縮尺單軌實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由實(shí)驗(yàn)小車和軌道系統(tǒng)組成。實(shí)驗(yàn)小車模擬車輛運(yùn)行、車輛靜荷載和由軌道不平順引起的車輛動(dòng)荷載，由行走機(jī)構(gòu)、激振機(jī)構(gòu)和質(zhì)量塊組成。軌道系統(tǒng)由鋼軌、軌枕模擬塊、扣件、道床模擬塊和實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板組

3、成。本文具體工作內(nèi)容如下：
　　⑴對(duì)城市軌道車輛-軌道垂向振動(dòng)的相關(guān)理論進(jìn)行了介紹，并進(jìn)一步地研究與分析了車輛和軌道的動(dòng)力學(xué)特性，研究了輪軌作用力的特性，尋找到了模擬車輛-軌道垂向耦合振動(dòng)的理論依據(jù)和模擬方法，還對(duì)模型試驗(yàn)的理論及相似方法進(jìn)行了研究，為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕⒑蛯?shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　⑵通過調(diào)研所獲得的上海地鐵的各項(xiàng)資料，為車輛-軌道垂向耦合振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各部件的選型和設(shè)計(jì)提供依據(jù)，最終建立了車輛-軌道垂向

4、耦合振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。
　?、墙⒘藢?shí)驗(yàn)系統(tǒng)的模型并利用Matlab對(duì)其進(jìn)行了仿真分析，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)的仿真數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[8]中的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，由于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)只有一個(gè)車輪，所以不存在疊加部分，但是從其峰值可見，符合1：10的縮尺比例。
　　⑷基于虛擬儀器技術(shù)研究對(duì)鋼軌垂向位移和軌枕支點(diǎn)反力等數(shù)據(jù)的采集，和對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，使用LabVIEW軟件進(jìn)行了控制面板和后臺(tái)程序的設(shè)計(jì)。
　?、衫迷搶?shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了城市軌道車輛滿載

5、工況下動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，得到鋼軌垂向位移和軌枕支點(diǎn)反力曲線圖，與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　在順利完成了上述工作的基礎(chǔ)上，本文得出如下結(jié)論：仿真計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果頗為相似，也存在一些差異，其原因是軌道系統(tǒng)的相似關(guān)系由于輪軌的蠕滑不能完全得到動(dòng)力學(xué)要求的相似比，存在一定的誤差，但是該誤差較小，并不影響對(duì)系統(tǒng)作定性的和一定的定量研究，能夠滿足軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)一般性實(shí)驗(yàn)研究的需求，減少了實(shí)驗(yàn)花費(fèi)，為軌道垂向振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提供參