基于模态贡献的动车组车体弹性振动控制

作者：曹辉^*; 梁宁

来源：机车电传动, 2022, (05): 72-77.

DOI：10.13890/j.issn.1000-128x.2022.05.104

• 动车组
• 车体
• 模态分析
• 模态贡献
• 模态匹配
• 传递函数
• 高速列车
• 轨道不平顺

动车组车体结构轻量化设计会导致结构柔性增加，随着动车组运营里程的增加，轮轨磨耗的加剧，车体在运行过程会出现抖车、晃车等异常弹性振动现象，进而影响乘坐舒适性和运行安全性。因此，从模态贡献、模态设计和模态控制等角度出发分析产生该异常振动的原因。基于动车组车体模态修正和模态试验结果，建立车体有限元模型；根据车体工况，将车体模态处理为自由模态，提取结构模态参数；基于模态分析理论和模态贡献原理，分析车体结构弹性模态振型，并依据车体模态位移计算结构模态贡献因子；分析控制车体弹性振动的模态匹配方法与传递函数控制方法。结果表明，对车体垂向振动贡献较大的模态依次为车体一阶垂弯、一阶菱形、二阶菱形、一阶扭转等模态，对横向振动贡献较大的模态依次为一阶横弯、一阶菱形、二阶菱形、一阶扭转模态。引起车体弹性振动的主要因素有轨道激扰、转向架蛇行、转向架模态、车下设备悬挂参数等。轮对、构架、车体等构件的刚性自振频率应满足隔振要求，车体一阶菱形弹性模态频率与构架刚性、弹性频率要有效隔离，可降低车体异常弹性振动；增大车体结构阻尼比可减小加速度传递函数幅值，提高乘坐舒适性，当车体结构阻尼比从0.015提高至0.150时，平稳性指标可改善13%，提高结构阻尼可显著降低车体振动。

• 单位
  四川工商职业技术学院; 成都工业学院