动车组异常振动问题分析

张仰彬

摘 要 现如今，高铁已经成为人们出行的主要方式。高铁给乘客带来快捷舒适的旅程，高速运行的动车组的异常震动问题对行车品质带来极坏的影响，除对旅客影响外对行车安全性也带来一定的安全隐患。本文主要对动车组产生异常震动的原因进行分析，并提出相应解决方案。

关键词 动车组 踏面 蛇形运动 震动 减震器

0前言

随着武广、沪宁杭、京沪、京广和哈大等高速铁路干线的开通运营，快捷便利、舒适准点的高铁逐渐成为人们出行选择的主要交通方式。旅客在追求速度的同时，也对乘车的舒适度和车内环境的要求越来越高。通过技术部门的测试和分析旅客乘车环境的要求，评估车内环境技术条件对乘车舒适度的影响，研究确定基于乘车舒适需求的车内环境技术条件，为高速动车组车内环境设计提供基本依据，满足旅客对高速动车组车内环境品质的高标准要求。影响乘车品质的条件有很多，本文主要讲动车组异常振动的影响。

1高速動车组异常振动分析

高速动车组区别于普通客运车辆的根本原因在于其所处的特殊动态环境，随着车辆运行速度的增加，其动态环境急剧变化，在服役过程中高速动车组都多少出现了一些异常振动问题，列车振动的主要原因是轨道不平顺造成的颠簸摇晃、车体结构产生的颤振、列车机械设备运转产生的振动以及气流和空气阻力的影响。振动对人员的影响主要表现在心理、生理和工效三方面，高速动车组受振对象的范围宽泛，旅客有老人和儿童，有健康人也有病人，旅客除坐卧外，常有饮食、阅读、书写、交谈、娱乐等活动，要求有一个较平稳的环境。

转向架悬挂参数对确保在运用线路条件下包括直线、道岔、曲线及缓和曲线车辆具有良好的运行品质和舒适性，高速运行时具有良好的平稳性和运行安全性均具有很大的影响。

通过调查分析，构架横向加速度报警出现在包括构架加速度报警和车体低频晃动问题。车辆运行速度为300km/h左右时的车轮磨耗状态，踏面旋修后报警问题消失，因此可以定性地认为踏面等交通度过大是导致二次蛇行稳定裕量不足的主要原因。为切实解决动车组构架横向加速度报警自停问题，首先对动车组稳定性进行了理论分析。构架的横向振动既包括蛇行振动部分，又包括蛇行振动激起的构架侧滚、点头以及端部局部弹性振动部分，蛇行振动是主因，需从稳定性角度来考察。

对于该动车组安装K70C440型抗蛇行减振器能够在轮轨磨耗状态下解决构架报警问题，但是在踏面新旋轮状态下却带来了车体低频晃动问题。

转向架蛇行运动的频率随着车辆运行速度的增大而增大，转向架蛇行运动对车体振动的影响主要有当车辆前后转向架蛇行运动同相位时，将会与车体的上心滚摆和下心滚摆耦合，如果悬挂装置不能减弱这种模态的耦合，一旦转向架蛇行运动频率与车体的上心滚摆、下心滚摆频率接近时，将可能引起车体的横向振动加剧，就会出现车体严重晃动现象。甚至给行车安全带来影响。由于该动车组车辆采用大定位刚度，使转向架挖刚性定位转向，刚性定位转向架对等效锥度、抗蛇行减振器参数非常敏感，容易出现一次蛇行失稳问题。更换K70C440型抗蛇行减振器前没有出现这种问题，可以定性地认为是搞蛇行减振器更换之后参数选取不当引起的一次蛇行失稳。

2使用的合适的减振器改进振动问题

使现有的K70C440和K70C330型抗蛇行减振器，可以通过改进悬挂参数来延长旋轮周期，同时又能得到高速稳定运行的效果。

安装K70C440型抗蛇行减振器的问题在于新旋轮状态车辆产生了明显的车体低频侧滚振动，磨耗后稳定性却能够等到保证，为了弥补该减振器因新旋轮状态给车体带来的异常震动，可以考虑在不影响磨耗状态稳定性的前提下降低一系减震装置纵向定位刚度或者同时降低一系纵向定位刚度和初始等效锥度的方案。

安装K70C330型抗蛇行减振器的问题在于旋轮周期还不足20万公里就发生了构架报警，报警时等效锥度较大，稳定裕量不足，为了弥补该减振器在车轮磨耗状态下抑制蛇行振动能力的不足，可以考虑降低初始等效锥度的方案以达到延长旋轮周期的目的。

对于该动车组而言，降低等效锥度可能出现一次蛇行，根据理论分析可知，可以通过降低一系纵向定位刚度的方式来解决。分析了一系纵向定位刚度和等效锥度对临界速度的影响，现有的踏面等效锥度较大，为了延长旋轮周期，可以考虑选取踏面等效锥度较低的踏面。

由于车辆横向运行平稳性不仅受轨道激扰的影响，还受转向架蛇行运动的影响，所以车辆的横向运行平稳性控制难度较大。如果车辆系统设计不合理，转向架蛇行运动频率在某一速度下与车体下心滚摆固有频率接近时，会影响车辆在该速度段的横向运行平稳性，从而使车辆在该速度段产生严重的横向晃动。取消车钩减振器，调整横向减振器和抗蛇行减振器阻尼参数的方案就可以大大减弱了车体下心滚摆模态和转向架蛇行运动模态的耦合问题，横向运行平稳性明显改善，减轻了车体晃动严重问题。同时，此问题的解决方案也可为同类型动车组的设计、改型和优化提供借鉴。

3结语

高速转向架运行时必须具备稳定性、平稳性和良好的曲线通过能力，以保证高速列车安全行驶、乘坐舒适。理论分析和实践经验表明，车辆的垂向和横向运行平稳性随速度提高而下降。在一般速度下平稳性满足的车辆，在高速运行时就不能满足要求。为此，除对线路构造、养护标准有严格要求外，应合理设计转向架的悬挂装置（弹簧减震系统）和选择其参数。

参考文献

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[2] 刘继领.浅谈车体晃动问题[J].铁道车辆，2016（02）：33.

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