高速列车车体模态贡献量对振动的影响分析
第39卷第12期铁道学报Vol.39 No. 12
2 0 17年12 月JOURNALOFTHECHINARAILW AYSOCIETY D ece mb e r 2017
文章编号：1001-8360(2017) 12-0016-07
高速列车车体模态贡献量对振动的影响分析
贺小龙，张立民，鲁连涛，邱飞力
(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031#
摘要：为找出高速列车车体主要模态对车辆振动的影响规律，引入BGCI向量法对车体模态贡献量进行计算。
建立某高速列车刚柔耦合模型，采用随机子空间法对车辆工作模态参数进行识别，通过模态置信判据M A C对
主要模态进行判定，计算在不同运行速度下车体的模态贡献量。结果表明，车体刚体模态贡献量随列车运行速
度增加逐渐减小，当列车运行速度低于120km/h时，车辆刚体模态贡献量大于弹性模态，速度高于120km/h时
反之。当列车速度大于80km/h时，车体的菱形模态、垂向弯曲模态、扭转模态对车体振动贡献值逐渐增大（最
大为0.035 m/s2)，弹性模态对振动贡献量明显增加。本文研究的模态贡献量与车辆振动关系可以为车辆振动
控制提供理论支撑。
关键词：模态贡献量*模态贡献值*动力学模型*BGCI向量法
中图分类号：U270.3 文献标志码：A doi：10. 3969/1. issn. 1001-8360. 2017. 12. 003
Analysis of Impact of Modal Contribution Factors of High-speed
Train Body on Vibration
HE Xiaolong，ZHANG Limin，LU Liantao,QIU Feiii
(State Key Laboratory of Traction Power，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China)
Abstract：In order to figure out t he relationship between the main modal of high-speed train body and vehicle vi-bration，the BGCI vector m ethod was used for the modal contribution calculation. The rigid flexible coupling dynamic car-body model was established and the vehicle operating modal parameters were ide thestochastic subspace method. Finally，the main modal was determined by modal confidence criterion (MAC)
to calculate the modal contribution of the car body under different running speeds. The results sho MCF of rigid mode decreases with speed increase. At speeds under 120 km/h，the MCF of rigi than that of the flexible mode,and vice versa at speeds over 120 km/h. At the speeds gre contribution of the vertical bending mode,rhombus mode and torsion mode of the car body to the car b bration gradually increases (am a x = 0. 035 m/s2)and the contribution of the flexible mode to the vibration signiti- cantly increases. The relationship between the modal contribution and the vehicle vibration can provide theoreti-
cal support for vehicle vibration control.
Key word s：MCF；modal contribution value；dynamic model；BGCI vector method
模态作为结构的固有特性，在车体设计之初对车 体进行模态分析，掌握整车和局部固有频率分布情况，能有效对车辆日后的在线运行进行预测和评估。国内 外学者在研究时往往将车体简化为欧拉梁，仅考虑车 体垂向弯曲模态对振动的影响，其结果只有垂向弯曲
收稿日期2016-05-23;修回日期：2016-12-19
第-作者：贺小龙（1989—)，男，四川苍溪人，博士研究生。
E-mail：hexiaolong_vip@163. com
通信作者：张立民（1961—)，男，辽宁昌图人，研究员，博士。
E-mail：zhang-lm01@163. com 模态对车辆的振动影响规律[1]，未考虑车体的刚体模 态以及菱形、扭转等主要弹性模态对车体的振动影响，这与实际情况不吻合。而车体的实际振动响应是由车 辆的各阶模态叠加而成，研究主要模态对车体振动的 贡献量，对于车辆的振动控制十分必要。
文献[2]采用EMA、FEM、轨道测量法和多体建 模法分析了载客列车在两种速度级和两种载客状态下 的工作变形 ODS(Operating-deflection-shape)，并结 合模态参与因子 MPF(Modal Participation Factors)