大西线标准动车组模态测试案例

2016-12-14 08:20:17 阅读次数:30333

资源下载:

摘要:高速铁路相比于其他交通工具，具有旅行时间短、安全舒适性好、准时及低能耗等特点。对高速动车组进行工作模态测试对了解动车组运行振动特性，评价动态设计参数有着十分重要的现实意义。北京东方所协同铁道科学研究院对中车集团研制的某型号新型动车组进行模态测试，得到了预期的试验结果。

关键词:高铁，动车组，模态

1 试验概况

高速铁路相比于其他交通工具，具有旅行时间短、安全舒适性好、准时及低能耗等特点。随着对高速动车组的运行品质及速度要求的不断提高，对高速动车组动力学的研究提出了更高的要求。动车组在铁路运行时，由于轨道的不平顺、轮对的运动及车辆悬挂系统的自身的特征，使车体产生复杂的振动，这种振动的大小，对于旅客的乘坐舒适性有着明显的影响。对动车组进行振动模态试验，较准确的预报车体及悬挂结构的振动固有频率、阻尼及响应，对深入分析环境激振条件下动车组的振动特性，评价运行平稳性，优化结构参数有着积极的作用。而且，车体弯曲和扭转等振动的模态参数和动刚度是验证动车组车体动态设计的重要参数，基于此，对高速动车组车体及转向架等主要结构进行模态测试具有相当重要的现实意义。

北京东方所协同铁道科学研究院对中车集团研制的某型号新型动车组进行模态测试，试验对动车组车体及转向架等主要结构进行了不同速度级下的工作模态测试及试验模态测试，得到了测试结构的主要模态，更全面的了解了该型动车组列车的动力学特性。

图1 动车组列车

2 试验难点

2.1 工作模态（OMA）试验难点

（1）被测结构为新设计动车组，试验工况较多，不同工况下振动量级的变化较难预测；

（2）测点数量多，且测点分布在转向架、车体外侧及车体内侧等位置，振动量值差异性较大；

（3）相比于铝合金车体，整备状态下的动车组工作设备多，运行过程中振动频谱成份复杂，对模态拟合算法要求较高且需甄别错误模态。

针对以上问题，东方所使用多台INV 3020D型CPCI机箱式多通道采集仪进行数据采集。INV 3020D具有13个插槽，单台最大通道数104通道，多台激励可进行上千通道的数据采集，AD精度24位，动态范围保证值110dB，单量程下仍可保证较好的信噪比。

使用DASP-MAS模态分析软件进行模态拟合，DASP-MAS模态分析软件具有多种拟合方法，多种方法相互补充相互验证从而得到准确可信的模态参数。

2.2 试验模态（EMA）试验难点

（1）试验地点设在室外，不便于使用激振器进行激励，被测结构质量大，频率低，普通力锤低频激振能量较低；

（2）试验过程中为保证安全需降弓断电，现场无稳定供电。

针对以上问题，东方所使用具有自主知识产权的聚能弹性力锤及变时基技术进行数据采集。聚能弹性力锤经过特殊设计，能够将激励能量集中于低频。变时基技术可以同时保证激励信号的时域分辨率及响应信号的频域分辨率。使用INV 3060系列采集仪进行数据采集，该采集仪功耗低，可使用小容量电池进行供电，尤其适用于无法提供稳定供电的现场试验。

3 测试设备

试验使用到的硬件设备主要有：

INV 3020D 24位CPCI机箱式数据采集仪

INV 3060S 24位网络式数据采集仪

试验使用到的软件主要有：

测试设备连接框图如下图所示。