基于改进的EMD方法提取车辆-轨道垂向耦合系统动态特性

陈双喜，林建辉，陈建政

(西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，成都 610031)

轮轨系统的激励可以分为脉冲型、谐波型和动力型，由车辆和轨道两方面的因素造成。车辆方面较为单一，主要是车轮擦伤、车轮踏面几何不平顺及车轮偏心。而轨道方面的因素比较复杂，大体包括三个方面［1］:①轨道几何不平顺，如高低、水平、方向不平顺以及轨面的波浪形磨损;②钢轨接头不良;③轨下基础缺陷。轨面波浪型磨损是钢轨沿纵向表面出现的周期性波浪性不平顺，一般波长在25 mm～1 500 mm，波深0.1 mm～2 mm，其产生机理至今不明［2-4］。轨道的几何不平顺包括静态不平顺和动态不平顺，一般用多谐波函数表示［5］。由于轨道不平顺、波浪形磨损等因素的影响，高速列车运行时轮轨间将产生接触振动，甚至导致高频共振，对车辆和轨道使用寿命影响极大。通过动力学仿真计算出各种不同激励模型下的动力学响应，国内外学者对此进行了大量的研究，但是对复杂激励模型下车辆-轨道耦合系统动力学响应的动态特性提取主要以频谱分析为主，研究并不深入。而此方面的研究有助于对车辆-轨道系统动力学特性及其成因进行深入了解，具有重要的研究意义。

本文提出利用一种改进的经验模态分解方法对车辆-轨道垂向耦合系统的振动响应进行经验模态分解，提取耦合系统的各种动态特性，并且对垂向轮轨接触力、转向架和车体的加速度本征函数(IMF)进行了分析和比较，取得了较好的效果。……