張仰彬

摘 要 現(xiàn)如今，高鐵已經(jīng)成為人們出行的主要方式。高鐵給乘客帶來快捷舒適的旅程，高速運行的動車組的異常震動問題對行車品質(zhì)帶來極壞的影響，除對旅客影響外對行車安全性也帶來一定的安全隱患。本文主要對動車組產(chǎn)生異常震動的原因進行分析，并提出相應(yīng)解決方案。

關(guān)鍵詞 動車組 踏面 蛇形運動 震動 減震器

0前言

隨著武廣、滬寧杭、京滬、京廣和哈大等高速鐵路干線的開通運營，快捷便利、舒適準點的高鐵逐漸成為人們出行選擇的主要交通方式。旅客在追求速度的同時，也對乘車的舒適度和車內(nèi)環(huán)境的要求越來越高。通過技術(shù)部門的測試和分析旅客乘車環(huán)境的要求，評估車內(nèi)環(huán)境技術(shù)條件對乘車舒適度的影響，研究確定基于乘車舒適需求的車內(nèi)環(huán)境技術(shù)條件，為高速動車組車內(nèi)環(huán)境設(shè)計提供基本依據(jù)，滿足旅客對高速動車組車內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的高標準要求。影響乘車品質(zhì)的條件有很多，本文主要講動車組異常振動的影響。

1高速動車組異常振動分析

高速動車組區(qū)別于普通客運車輛的根本原因在于其所處的特殊動態(tài)環(huán)境，隨著車輛運行速度的增加，其動態(tài)環(huán)境急劇變化，在服役過程中高速動車組都多少出現(xiàn)了一些異常振動問題，列車振動的主要原因是軌道不平順造成的顛簸搖晃、車體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的顫振、列車機械設(shè)備運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動以及氣流和空氣阻力的影響。振動對人員的影響主要表現(xiàn)在心理、生理和工效三方面，高速動車組受振對象的范圍寬泛，旅客有老人和兒童，有健康人也有病人，旅客除坐臥外，常有飲食、閱讀、書寫、交談、娛樂等活動，要求有一個較平穩(wěn)的環(huán)境。

轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)對確保在運用線路條件下包括直線、道岔、曲線及緩和曲線車輛具有良好的運行品質(zhì)和舒適性，高速運行時具有良好的平穩(wěn)性和運行安全性均具有很大的影響。

通過調(diào)查分析，構(gòu)架橫向加速度報警出現(xiàn)在包括構(gòu)架加速度報警和車體低頻晃動問題。車輛運行速度為300km/h左右時的車輪磨耗狀態(tài)，踏面旋修后報警問題消失，因此可以定性地認為踏面等交通度過大是導(dǎo)致二次蛇行穩(wěn)定裕量不足的主要原因。為切實解決動車組構(gòu)架橫向加速度報警自停問題，首先對動車組穩(wěn)定性進行了理論分析。構(gòu)架的橫向振動既包括蛇行振動部分，又包括蛇行振動激起的構(gòu)架側(cè)滾、點頭以及端部局部彈性振動部分，蛇行振動是主因，需從穩(wěn)定性角度來考察。

對于該動車組安裝K70C440型抗蛇行減振器能夠在輪軌磨耗狀態(tài)下解決構(gòu)架報警問題，但是在踏面新旋輪狀態(tài)下卻帶來了車體低頻晃動問題。

轉(zhuǎn)向架蛇行運動的頻率隨著車輛運行速度的增大而增大，轉(zhuǎn)向架蛇行運動對車體振動的影響主要有當車輛前后轉(zhuǎn)向架蛇行運動同相位時，將會與車體的上心滾擺和下心滾擺耦合，如果懸掛裝置不能減弱這種模態(tài)的耦合，一旦轉(zhuǎn)向架蛇行運動頻率與車體的上心滾擺、下心滾擺頻率接近時，將可能引起車體的橫向振動加劇，就會出現(xiàn)車體嚴重晃動現(xiàn)象。甚至給行車安全帶來影響。由于該動車組車輛采用大定位剛度，使轉(zhuǎn)向架挖剛性定位轉(zhuǎn)向，剛性定位轉(zhuǎn)向架對等效錐度、抗蛇行減振器參數(shù)非常敏感，容易出現(xiàn)一次蛇行失穩(wěn)問題。更換K70C440型抗蛇行減振器前沒有出現(xiàn)這種問題，可以定性地認為是搞蛇行減振器更換之后參數(shù)選取不當引起的一次蛇行失穩(wěn)。

2使用的合適的減振器改進振動問題

使現(xiàn)有的K70C440和K70C330型抗蛇行減振器，可以通過改進懸掛參數(shù)來延長旋輪周期，同時又能得到高速穩(wěn)定運行的效果。

安裝K70C440型抗蛇行減振器的問題在于新旋輪狀態(tài)車輛產(chǎn)生了明顯的車體低頻側(cè)滾振動，磨耗后穩(wěn)定性卻能夠等到保證，為了彌補該減振器因新旋輪狀態(tài)給車體帶來的異常震動，可以考慮在不影響磨耗狀態(tài)穩(wěn)定性的前提下降低一系減震裝置縱向定位剛度或者同時降低一系縱向定位剛度和初始等效錐度的方案。

安裝K70C330型抗蛇行減振器的問題在于旋輪周期還不足20萬公里就發(fā)生了構(gòu)架報警，報警時等效錐度較大，穩(wěn)定裕量不足，為了彌補該減振器在車輪磨耗狀態(tài)下抑制蛇行振動能力的不足，可以考慮降低初始等效錐度的方案以達到延長旋輪周期的目的。

對于該動車組而言，降低等效錐度可能出現(xiàn)一次蛇行，根據(jù)理論分析可知，可以通過降低一系縱向定位剛度的方式來解決。分析了一系縱向定位剛度和等效錐度對臨界速度的影響，現(xiàn)有的踏面等效錐度較大，為了延長旋輪周期，可以考慮選取踏面等效錐度較低的踏面。

由于車輛橫向運行平穩(wěn)性不僅受軌道激擾的影響，還受轉(zhuǎn)向架蛇行運動的影響，所以車輛的橫向運行平穩(wěn)性控制難度較大。如果車輛系統(tǒng)設(shè)計不合理，轉(zhuǎn)向架蛇行運動頻率在某一速度下與車體下心滾擺固有頻率接近時，會影響車輛在該速度段的橫向運行平穩(wěn)性，從而使車輛在該速度段產(chǎn)生嚴重的橫向晃動。取消車鉤減振器，調(diào)整橫向減振器和抗蛇行減振器阻尼參數(shù)的方案就可以大大減弱了車體下心滾擺模態(tài)和轉(zhuǎn)向架蛇行運動模態(tài)的耦合問題，橫向運行平穩(wěn)性明顯改善，減輕了車體晃動嚴重問題。同時，此問題的解決方案也可為同類型動車組的設(shè)計、改型和優(yōu)化提供借鑒。

3結(jié)語

高速轉(zhuǎn)向架運行時必須具備穩(wěn)定性、平穩(wěn)性和良好的曲線通過能力，以保證高速列車安全行駛、乘坐舒適。理論分析和實踐經(jīng)驗表明，車輛的垂向和橫向運行平穩(wěn)性隨速度提高而下降。在一般速度下平穩(wěn)性滿足的車輛，在高速運行時就不能滿足要求。為此，除對線路構(gòu)造、養(yǎng)護標準有嚴格要求外，應(yīng)合理設(shè)計轉(zhuǎn)向架的懸掛裝置（彈簧減震系統(tǒng)）和選擇其參數(shù)。

參考文獻

[1] 程國強.中國高速動車組簡介[J].鐵道知識，2016（04）：34.

[2] 劉繼領(lǐng).淺談車體晃動問題[J].鐵道車輛，2016（02）：33.

[3] 陳樹駿.振動光纖周界入侵報警系統(tǒng)在鐵路的應(yīng)用[J].中國鐵路，2016（06）：82.