基于Newmark-β预测校正积分法的高速车辆垂向—纵向耦合振动研究

侯茂锐，胡晓依，李海涛

(1.中国铁道科学研究院 铁道科学技术研究发展中心，北京 100081；2.中国铁道科学研究院 高速轮轨关系试验室，北京 100081；3.中车青岛四方机车车辆股份有限公司 国家工程实验室，山东 青岛 266000)

轮对动平衡是重要的周期性激振源之一，当车轮高速旋转时轮对动平衡将会引起较大的轮对纵向振动，该振动首先传递至转向架构架，使其产生纵向振动，再经过牵引拉杆和抗蛇行减振器传递至车体，使其产生垂向振动。尤其是当轮对动平衡引起的旋转频率等于或接近车辆系统的弯曲自振频率时将引起车辆系统共振，严重影响车辆运行平稳性和乘坐舒适性。如国内某高铁2013年曾发生车体的纵向异常振动现象，当动车组运行速度达到300 km·h-1时，车体的纵向、横向和垂向均出现了主频约9.5Hz的明显周期性运动，影响乘坐舒适性[1]。

随着300 km·h-1速度级高速动车组的广泛开行，对乘坐舒适性提出了更高的要求。由于人体对10 Hz频率范围内的垂向振动最为敏感，而车体1阶弯曲振动的固有频率正好与此频率接近，因此，必须减小该频率范围的垂向振动。国内外研究人员通过相关研究取得了一定理论和应用成果。文献[2-3]分别通过在车体下方粘贴黏弹性材料约束层、压电式器件，利用附加阻尼衰减车体垂向振动；文献[4]从理论上分析了采用动力减振器可以在一定程度上抑制某些频率的振动；文献[5-6]分别分析了主动和半主动悬挂方式可以明显减小车体的振动；……