车辆轨道系统的P2共振频率研究

作     者：关庆华 周业明 李伟 温泽峰 金学松 GUAN Qinghua;ZHOU Yeming;LI Wei;WEN Zefeng;JIN Xuesong

作者机构：西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2019年第55卷第8期

页      面：118-127页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(U1734201 51305360) 牵引动力国家重点实验室自主研究课题(2017TPL_T05) 中央高校基本科研业务费专项资金(2682016CX126)资助项目 

主　　题：车辆 轨道 P2共振 Laplace变换 簧下质量 轨道刚度 

摘      要：将车辆轨道系统的P2共振转化为车辆簧下质量和轨道耦合系统的固有频率问题,讨论了其振型函数和频率特征方程。利用频率特征方程,分别分析了简支端欧拉梁钢轨模型长度、车辆簧下质量、轨道结构质量、轮轨接触刚度、钢轨弯曲刚度、钢轨支撑刚度以及车速对系统固有频率的影响,尤其对P2共振频率的影响做了仔细分析。通过分析可知,当轨道长度高于25 m时,轨道模型的简支边界效应对系统的第1、2阶振动固有频率的影响可忽略不计;轮轨线性化接触刚度的增大可使P2共振频率(第一阶共振频率)略有提高,但对第2阶固有频率无影响;轨道质量和车辆簧下质量对车辆轨道系统的P2共振频率有显著影响,P2共振频率显著低于轨道系统自身的固有振动频率;当不考虑轨道结构质量影响时,车辆轨道系统P2共振呈现单自由度振系特征。随着轨道刚度的增大,P2共振频率显著提高,轨道参振质量和钢轨抗弯刚度对P2共振频率略有影响,车辆行驶速度对P2共振频率影响较小。对于实际轨道结构,提出了通过轨道自振特性反推钢轨基础弹性系数和P2共振频率的计算方法,并进行了试验验证。