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【摘要】中国的高速列车研究跨越式发展，所引发的问题随之而来。当列车处于高速行驶状态的时候，轨道受到逐渐提升的激扰而使车体轻量化，导致车辆结构刚度下降。如果引起车辆结构自振频率降低而引发共振，就会导致列车的动力学性能下降。此外，高速列车会运用重量超过3吨的弹性元件吊挂在车体客室下，以用于分散动力。为了使车辆运行的平稳性不会受到这些因素的影响，就要对车下设备的车辆动力学性能影响进行研究。
【关键词】车下设备；车辆平稳性；研究
中国高速列车轻量化发展，随着列车速度的加快，轨道因高频率的轨道激扰而使得结构自身刚度下降，导致车辆系统共振加剧。列车运行的平稳性因此而降低，使得运行的安全性受到了威胁。以铁路某段运行为例。在中国铁路不断提速的过程中，SS7E型电力机车被研制出来。但是，在机车试运行的过程中，当运行120公里/小时至140公里/小时时速区间的时候出现了横向振动，而且随着列车运行速度的提升而振动愈加剧烈。当列车处于低速运行状态时，分别安装了转向架以测试列车在曲线段以及道岔区段的运行状态，试验结果表明，横向平稳性指标相对大一些，具有较大的横向振动响应，还会有车体滚摆振动的现象发生。
一、车下设备的位置对车辆平稳性的影响
车下设备包括有牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、制动控制装置等等电源装置，污水箱、水箱等等水源装置，空调机组、空压机组等等气源装置。这些设备都被安装在高速列车的车底设备舱内。
将设备分别安装在与车体之间-4米、0米、4米的距离。处于激扰运行条件下，根据车辆系统平稳性指标确定设备输出的加速度，测点设定在车体的前端、中心位置和后端。车体处于高速运行状态下，设备的横向加速度会随着车体运行速度的加快而有所提升。当车体时速低于150公里时，设备安装在车体中心位置时输出加速度为最优。当车体运行时速超过150公里时，设备所悬挂的位置应处于距离车体4米处，可以降低输出横向加速度，垂向加速度最优。当车体运行时速达到200公里的时候，垂向加速度为最大。
由此可见，安装设备的位置不同，横向平稳性指标也会相应地有所改变，而且车体运行时速提高，横向平稳性就会有所增大。与设备悬挂在车体的前端和后端相比，在车体中心位置悬挂更容易获得车体的横向平稳性。垂向平稳性依然会受到设备悬挂位置的影响。在车体中心位置悬挂设备，可以有效地抑制垂向振动程度，而车体的前端和后段的垂向平稳性指标会有增大的趋势。车下设备越是靠近中心位置，车体的前端和后段的平稳性指标就会相应地有所降低。此时，可以采用功能上与动力吸振器相等的隔振措施，特别是车体的一阶垂弯的中心位置，可以发挥良好的控制作用。
二、车下设备的悬挂刚度对车体平稳性影响
随着车下设备影响车体振动越加明显，对于车辆系统的平稳性的影响应受到关注，特别是车辆运行中所使用的吊挂设备，起到了避免传播振动噪声的作用。使用弹性元件吊挂，可以很好地起到了隔振的作用，但是对于输出加速度具有一定的影响作用。
（一）垂向刚度变化对车体平稳性的影响
当车体的运行时速达到200公里的时候，设备输出的垂向加速度就会呈现出明显的变化。当垂向刚度为每米1MN时，设备输出效应最小。随着刚度的增加，输出效应也会明显增加，此时设备的震动越加增大。当设备输出的加速度达到每米3MN的时候，输出的垂向加速度为最大值。
从垂向稳定性指标来看，当设备在车体中心悬挂时，垂向刚度处于每米0.5MN至1.5MN之间，随着垂向刚度的增大，平稳性指标相对减小。当垂向刚度超过每米2MN的时候，特别是达到每米3MN时，平稳性指标逐渐增大，并达到最大值。当车体的运行速度达到时速200公里时，垂向平稳性指标可以达到3.56。此时，车体中心的平稳度下降，处于快速下降的状态。垂体刚度处于每米2MN时，是一个拐点。当车体前端的垂向平稳性指标逐渐平缓的时候，如果此时垂向刚度超越了每米2MN的刚度，平稳指标就会迅速增加，甚至于超过了2.64。这就意味着，要使垂向平稳性指标相对稳定，就要在车体中心悬挂设备，垂向悬挂刚度的局限范围为每米1.5MN至2MN之间。
（二）横向刚度变化对车体平稳性的影响
随着车体的运行，横向悬挂的刚度也会相应地发生变化，特别表现为车体横向加速度有所增加。当车体的运行时速达到100公里时，横向刚度可以达到每米0.3MN，此时的加速度是最大的。随后，横向刚度会逐渐降低，达到每米1.1MN时为最小值。当车体的运行时速达到200公里时，横向刚度可以达到每米0.5MN，此时的加速度是最小的，一旦横向刚度超过了每米1.1MN时，横向刚度会快速提升。由此可见，车体运行速度恒定的情况下，横向平稳性指标与设备悬挂刚度之间的关系是存在着一定的规律性的。当车行时速为100公里时，横向悬挂刚度可以达到每米1.3MN，此时的平稳指标是最大的。随后的横向刚度为小幅度变化，当达到每米0.5MN的时候，刚度变化较为明显。当车体运行时速达到200公里，垂向悬挂刚度对车体的平稳性指标的影响是较为明显的。当垂向刚度趋向于每米2MN时，平稳性指标最优，而当垂向刚度超过每米2.5MN，则垂向平稳性指标恶化。由此可见，车体运行时速200公里时，垂向刚度介于每米1.5MN至2MN之间，平稳指标就会呈现出相对平缓的态势。由此可见，要是车体的平稳性有所提高，而有效规避设备悬挂垂向刚度的影响，就要选择每米1.5MN至2MN的刚度。
结语
综上所述，本论文针对车下设备对高速运行中的车体平稳性的影响进行研究，具体是对悬挂设备安装于车体不同位置以及悬挂刚度不同对运行中车体平稳性的影响。根据研究得出结论，悬挂设备安装在车体中心位置的平衡性要由于悬挂于车体的前端和后段。从垂向平稳性来看，车体的垂向平稳性要得到良好的控制，需要将设备悬挂于车体中心位置，可以很好地避免车体运动中的吹响振动发生。
参考文献
[1]宫岛，周劲松，孙文静.下吊设备对高速列车弹性车体垂向运行平稳性影响 [J].中国工程机械学报，2011.9（04）.
[2]缪炳荣，罗仁.SIMPACK动力学分析高级教程[M].成都：西南交通大学出版社，2010.
[3]张祥韦，罗仁.基于SPAMP方法的高速列车运行平稳性研究[D].同济大学，2009.
[4]徐风妹，劳世定.客车车下设备吊挂方式的研究[J].铁道车辆，2009.47（04）.
【关键词】车下设备；车辆平稳性；研究
中国高速列车轻量化发展，随着列车速度的加快，轨道因高频率的轨道激扰而使得结构自身刚度下降，导致车辆系统共振加剧。列车运行的平稳性因此而降低，使得运行的安全性受到了威胁。以铁路某段运行为例。在中国铁路不断提速的过程中，SS7E型电力机车被研制出来。但是，在机车试运行的过程中，当运行120公里/小时至140公里/小时时速区间的时候出现了横向振动，而且随着列车运行速度的提升而振动愈加剧烈。当列车处于低速运行状态时，分别安装了转向架以测试列车在曲线段以及道岔区段的运行状态，试验结果表明，横向平稳性指标相对大一些，具有较大的横向振动响应，还会有车体滚摆振动的现象发生。
一、车下设备的位置对车辆平稳性的影响
车下设备包括有牵引变压器、牵引变流器、牵引电机、制动控制装置等等电源装置，污水箱、水箱等等水源装置，空调机组、空压机组等等气源装置。这些设备都被安装在高速列车的车底设备舱内。
将设备分别安装在与车体之间-4米、0米、4米的距离。处于激扰运行条件下，根据车辆系统平稳性指标确定设备输出的加速度，测点设定在车体的前端、中心位置和后端。车体处于高速运行状态下，设备的横向加速度会随着车体运行速度的加快而有所提升。当车体时速低于150公里时，设备安装在车体中心位置时输出加速度为最优。当车体运行时速超过150公里时，设备所悬挂的位置应处于距离车体4米处，可以降低输出横向加速度，垂向加速度最优。当车体运行时速达到200公里的时候，垂向加速度为最大。
由此可见，安装设备的位置不同，横向平稳性指标也会相应地有所改变，而且车体运行时速提高，横向平稳性就会有所增大。与设备悬挂在车体的前端和后端相比，在车体中心位置悬挂更容易获得车体的横向平稳性。垂向平稳性依然会受到设备悬挂位置的影响。在车体中心位置悬挂设备，可以有效地抑制垂向振动程度，而车体的前端和后段的垂向平稳性指标会有增大的趋势。车下设备越是靠近中心位置，车体的前端和后段的平稳性指标就会相应地有所降低。此时，可以采用功能上与动力吸振器相等的隔振措施，特别是车体的一阶垂弯的中心位置，可以发挥良好的控制作用。
二、车下设备的悬挂刚度对车体平稳性影响
随着车下设备影响车体振动越加明显，对于车辆系统的平稳性的影响应受到关注，特别是车辆运行中所使用的吊挂设备，起到了避免传播振动噪声的作用。使用弹性元件吊挂，可以很好地起到了隔振的作用，但是对于输出加速度具有一定的影响作用。
（一）垂向刚度变化对车体平稳性的影响
当车体的运行时速达到200公里的时候，设备输出的垂向加速度就会呈现出明显的变化。当垂向刚度为每米1MN时，设备输出效应最小。随着刚度的增加，输出效应也会明显增加，此时设备的震动越加增大。当设备输出的加速度达到每米3MN的时候，输出的垂向加速度为最大值。
从垂向稳定性指标来看，当设备在车体中心悬挂时，垂向刚度处于每米0.5MN至1.5MN之间，随着垂向刚度的增大，平稳性指标相对减小。当垂向刚度超过每米2MN的时候，特别是达到每米3MN时，平稳性指标逐渐增大，并达到最大值。当车体的运行速度达到时速200公里时，垂向平稳性指标可以达到3.56。此时，车体中心的平稳度下降，处于快速下降的状态。垂体刚度处于每米2MN时，是一个拐点。当车体前端的垂向平稳性指标逐渐平缓的时候，如果此时垂向刚度超越了每米2MN的刚度，平稳指标就会迅速增加，甚至于超过了2.64。这就意味着，要使垂向平稳性指标相对稳定，就要在车体中心悬挂设备，垂向悬挂刚度的局限范围为每米1.5MN至2MN之间。
（二）横向刚度变化对车体平稳性的影响
随着车体的运行，横向悬挂的刚度也会相应地发生变化，特别表现为车体横向加速度有所增加。当车体的运行时速达到100公里时，横向刚度可以达到每米0.3MN，此时的加速度是最大的。随后，横向刚度会逐渐降低，达到每米1.1MN时为最小值。当车体的运行时速达到200公里时，横向刚度可以达到每米0.5MN，此时的加速度是最小的，一旦横向刚度超过了每米1.1MN时，横向刚度会快速提升。由此可见，车体运行速度恒定的情况下，横向平稳性指标与设备悬挂刚度之间的关系是存在着一定的规律性的。当车行时速为100公里时，横向悬挂刚度可以达到每米1.3MN，此时的平稳指标是最大的。随后的横向刚度为小幅度变化，当达到每米0.5MN的时候，刚度变化较为明显。当车体运行时速达到200公里，垂向悬挂刚度对车体的平稳性指标的影响是较为明显的。当垂向刚度趋向于每米2MN时，平稳性指标最优，而当垂向刚度超过每米2.5MN，则垂向平稳性指标恶化。由此可见，车体运行时速200公里时，垂向刚度介于每米1.5MN至2MN之间，平稳指标就会呈现出相对平缓的态势。由此可见，要是车体的平稳性有所提高，而有效规避设备悬挂垂向刚度的影响，就要选择每米1.5MN至2MN的刚度。
结语
综上所述，本论文针对车下设备对高速运行中的车体平稳性的影响进行研究，具体是对悬挂设备安装于车体不同位置以及悬挂刚度不同对运行中车体平稳性的影响。根据研究得出结论，悬挂设备安装在车体中心位置的平衡性要由于悬挂于车体的前端和后段。从垂向平稳性来看，车体的垂向平稳性要得到良好的控制，需要将设备悬挂于车体中心位置，可以很好地避免车体运动中的吹响振动发生。
参考文献
[1]宫岛，周劲松，孙文静.下吊设备对高速列车弹性车体垂向运行平稳性影响 [J].中国工程机械学报，2011.9（04）.
[2]缪炳荣，罗仁.SIMPACK动力学分析高级教程[M].成都：西南交通大学出版社，2010.
[3]张祥韦，罗仁.基于SPAMP方法的高速列车运行平稳性研究[D].同济大学，2009.
[4]徐风妹，劳世定.客车车下设备吊挂方式的研究[J].铁道车辆，2009.47（04）.