考虑随机参数的高速列车动力学分析

doi:10.3901/JME.2015.24.090

机械工程学报 ›› 2015, Vol. 51 ›› Issue (24): 90-96.doi: 10.3901/JME.2015.24.090

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考虑随机参数的高速列车动力学分析

罗仁, 李然, 胡俊波, 彭祎恺

西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都 610031

收稿日期:2014-12-05 修回日期:2015-08-27 出版日期:2015-12-15 发布日期:2015-12-15
作者简介:罗仁，男，1979年出生，博士，副研究员。主要研究方向为车辆系统动力学。 E-mail：luoren@swjtu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51475388，U1334206)

Dynamic Analysis of High-speed Train with Stochastic Parameters

LUO Ren, LI Ran, HU Junbo, PENG Yikai

Traction Power State Key Laboratory, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031

Received:2014-12-05 Revised:2015-08-27 Online:2015-12-15 Published:2015-12-15

摘要/Abstract

摘要： 建立高速列车车辆系统非线性动力学仿真模型，考虑悬挂刚度和阻尼、轮轨匹配参数、轮轨界面参数、轨道不平顺和载重的随机性，应用数值仿真研究高速列车动力学性能的随机统计特征。分析随机参数确定方法、动力学仿真工况数量和计算结果后处理方法，并与试验结果进行对比验证。计算结果表明，与常规动力学分析相比，考虑随机因素的动力学方法可以得到动力学指标的分布特性，能够考虑到多种参数随机变化对动力学性能的综合影响。常规动力学计算结果是考虑随机因素的特例，能代表车辆动力学性能的普遍规律，但不能掌握动力学指标的变化域和分布规律。考虑随机因素的动力学方法可用于高速列车动力学性能预测、动力学参数优化和异常振动分析等领域，能更加真实、全面反映车辆动力学性能，优化出的悬挂参数具有更广泛的线路运行适应性。

关键词: 参数随机分布, 动力学仿真, 动力学性能, 高速列车

Abstract: The nonlinear dynamic simulation model of vehicle is set up for high speed train. The random distribution of suspension stiffness and damping, wheel-rail matching parameters, wheel-rail interface parameters, track irregularity and load are taken into consider. The stochastic statistical properties of the dynamic performance of high-speed train are studied by applying numerical simulation. The selection of random parameters, the quantity of calculations conditions and the processing of calculation results are analyzed. The simulation results are verified by experiment data. The results show that compared with conventional dynamic analysis, the distribution of dynamic indicators can be obtained by stochastic dynamic analysis. And the combined effects of changes of various parameters on the dynamic performance can be taked into account. General dynamics calculation is a special case of stochastic dynamics, and can represent the universal law of the vehicle dynamics performance. But it is difficult to find out the range and distribution of dynamic indices. Stochastic dynamics method can be used to predict dynamic performance of high-speed train, optimize suspension parameters, analyze abnormal vibration and other fields. Stochastic dynamics is more authentic and comprehensive in reflection the dynamics performance of vehicles. Using the stochastic dynamics method, the optimized suspension parameters have a wider range of line operation adaptability.

Key words: dynamic performance, dynamic simulation, high-speed train, parameter random distribution

罗仁, 李然, 胡俊波, 彭祎恺. 考虑随机参数的高速列车动力学分析[J]. 机械工程学报, 2015, 51(24): 90-96.

LUO Ren, LI Ran, HU Junbo, PENG Yikai. Dynamic Analysis of High-speed Train with Stochastic Parameters[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(24): 90-96.

参考文献

[1] 张义民. 机械动态与渐变可靠性理论与技术评述[J]. 机械工程学报，2013，49(20)：101-114. ZHANG Yimin. Review of theory and technology of mechanical reliability for dynamic and gradual systems[J]. Journal of Mechanical Engineering，2013，49(20)：101-114.
[2] 赵宽，陈建军，阎彬，等. 含随机参数的多体系统动力学分析[J]. 力学学报，2012，44(4)：802-806.ZHAO Kuan，CHEN Jianjun，YAN Bin，et al. Dynamic analysis of multibody systems with probabilistic parameters[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics，2012，44(4)：802-806.
[3] SANDU A，SANDU C，AHMADIAN M. Modeling multibody dynamic system with uncertainties. Part I：Theoretical and computational aspects[J]. Multibody System Dynamics，2006，15：241-262.
[4] 陶功权，李霞，邓永果，等. 基于车辆横向运动稳定性的车轮磨耗寿命预测[J]. 机械工程学报，2013，49(10)：28-34.TAO Gongquan，LI Xia，DENG Yongguo，et al. Wheel
wear life prediction based on lateral motion stability of vehicle system[J]. Journal of Mechanical Engineering，2013，49(10)：28-34.
[5] 丁军君，黄运华，李芾，等. 铁道车辆非理想状态下的车轮磨耗行为[J]. 机械工程学报，2013，49(12)：109-115.DING Junjun，HUANG Yunhua，LI Fu，et al. Wheel wear behaviour of the imperfect railway vehicle[J]. Journal of Mechanical Engineering，2013，49(12)：109-115.
[6] 赵岩，项盼，张有为，等. 具有不确定参数车轨耦合系统随机振动灵敏度分析[J]. 工程力学，2013，30(4)：360-366. ZHAO Yan，XIANG Pan，ZHANG Youwei，et al. Random vibration sensitivity analysis for coupled vehicle-track systems with parameter uncertainties[J]. Engineering Mechanics，2013，30(4)：360-366.
[7] KASSA E，NIELSEN J. Stochastic analysis of dynamic interaction between train and railway turnout[J]. Vehicle System Dynamics，2008，46(5)：429-449.
[8] KRAFT S，PUEL G，AUBRY D，et al. Improved calibration of simulation models in railway dynamics：Application of a parameter identification process to the multi-body model of a TGV train[J]. Vehicle System Dynamics，2013，51(12)：1938-1960.
[9] MAZZOLA L，BRUNI S. Effect of suspension parameter uncertainty on the dynamic behaviour of railway vehicles[J]. Applied Mechanics and Materials，2012，104：177-185.
[10] BIGONI D，TRUE H，ENGSIG-KARUP A. Sensitivity analysis of the critical speed in railway vehicle dynamics[J]. Vehicle System Dynamics，2014，52(Suppl.)：272-286.
[11] FUNFSCHILLING C，PERRIN G，KRAFT S. Propagation of variability in railway dynamic simulations：Application to virtual homologation[J]. Vehicle System Dynamics，2012，50(Suppl.)：245-261.

[1]	柴依扬, 张乐乐, 窦伟元, 张海峰. 基于并行NSGA-III算法的高速列车车体侧墙结构高维多目标优化[J]. 机械工程学报, 2024, 60(6): 321-333.
[2]	周素霞, 巴馨悦, 王君艳, 李光, 曲直. 鳞片仿生制动盘散热性能研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(6): 354-362.
[3]	项载毓, 莫继良, 贺德强, 朱松, 翟财周, 杜利清. 基于三明治阻尼结构的高速列车制动摩擦振动噪声抑制[J]. 机械工程学报, 2024, 60(5): 196-208.
[4]	郑志伟, 易彩, 廖小康. 线路条件对高速列车轴箱轴承载荷特性影响研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(20): 251-260.
[5]	王高见, 刘丽, 康丹丹, 叶延洪, 邓德安. Ni含量对高速列车转向架耐候钢焊缝金属微观组织、力学性能及腐蚀行为的影响[J]. 机械工程学报, 2024, 60(18): 163-172.
[6]	姚丹, 张捷, 王瑞乾, 肖新标. 阻尼处理对铝型材结构隔声特性的影响分析[J]. 机械工程学报, 2024, 60(18): 299-309.
[7]	戴志远, 李田, 张卫华, 张继业. 不同海拔高度环境下高速列车气动特性研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(16): 291-305.
[8]	王佳诺, 王奇, 韩健, 肖新标, 金学松. 考虑弹性轮对的车辆-轨道耦合动力学建模及减振特性研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(8): 235-244.
[9]	高闯, 孙守光, 任尊松, 任君临. 车轮多边形对高速列车车轴疲劳强度影响研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(6): 185-193.
[10]	逯万春, 姜培斌, 凌亮, 王开云, 翟婉明, 丁鑫. 基于KCF-Hash-Match目标跟踪算法的高速列车车轮横向晃动识别方法[J]. 机械工程学报, 2023, 59(24): 223-230.
[11]	刘舫泊, 肖新标, 张捷, 李晔. 力激励下高速列车受电弓区域组合顶板结构传声特性研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(24): 262-270.
[12]	李俊杰, 任尊松. 基于疲劳极限的高速列车构架载荷扩展方法[J]. 机械工程学报, 2023, 59(18): 263-270.
[13]	李俊杰, 任尊松, 吴养民. 基于相关分析的高速列车构架载荷相位重构方法[J]. 机械工程学报, 2023, 59(16): 361-369.
[14]	于曰伟, 赵雷雷, 谭迪, 周长城. 考虑牵引电机振动的列车-轨道系统垂向耦合动力学分析[J]. 机械工程学报, 2023, 59(16): 379-389.
[15]	周素霞, 段粟宇, 吴毅, 孙宇铎, 卢俊霖. 含缺陷的30NiCrMoV12车轴钢的多变量疲劳性能研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(14): 237-244.

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Dynamic Analysis of High-speed Train with Stochastic Parameters

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