不同减振轨道上地铁车辆动力学性能探
讨研究
摘要：随着城市轨道交通的不断发展，地铁车辆在不同减震轨道上的动力学
性能对于提高乘客舒适度、保障运营安全和优化车辆设计具有重要意义。

城市轨
道交通在现代社会中扮演了越来越重要的角色。

地铁车辆作为城市轨道交通的核
心部分，其动力学性能对于运营安全和乘客体验具有重要影响。

本文将对地铁车
辆在不同减震轨道上的动力学性能进行分析，以期为优化车辆设计和提高运营效
率提供指导。

关键词：减震轨道；地铁；动力学性能
为了对地铁车辆在不同减震轨道上的动力学性能进行分析，需要收集不同类
型的减震轨道数据。

本文将介绍减震轨道数据的收集方法，包括轨道不平顺数据、道床类型数据和减震器类型数据等。

为了确保优化后的地铁车辆动力学性能满足
实际运营需求，需要对优化设计方案进行验证与测试。

一、不同减振轨道上地铁车辆动力学性能分析的重要性
通过分析地铁车辆在不同减震轨道上的动力学性能，可以优化悬挂系统和减
震系统，降低车辆的振动和噪音，提高乘客的舒适度。

动力学性能分析有助于发
现地铁车辆在不同减震轨道上可能出现的安全隐患，从而采取相应措施提高行车
安全。

通过对不同减震轨道上地铁车辆动力学性能的分析，可以优化车辆参数和
结构，提高车辆性能，降低制造成本和维护保养费用。

地铁线路可能穿越各种不
同的地形和地质条件，导致减震轨道类型多样化。

通过动力学性能分析，可以确
保地铁车辆在不同减震轨道上都能正常行驶，提高线路适应性。

优化地铁车辆动
力学性能有助于降低车辆的能耗，提高能源利用效率，减少环境污染。

地铁车辆
动力学性能分析为减震轨道设计和建设提供了理论支持和优化依据，有助于提高
基础设施建设的质量和效率[1]。

二、不同减振轨道上地铁车辆动力学性能分析策略
（一）建立地铁车辆动力学模型
建立地铁车辆动力学模型是一个复杂的过程，需要结合多个学科领域的知识，包括机械工程、车辆工程、动力学、控制理论等。

车辆系统模型主要包括地铁车
辆的基本信息，如质量、转动惯量、轴距等，以及地铁车辆的结构参数，如车体、转向架、牵引设备等。

轨道系统模型需要描述地铁车辆行驶时的轨道不平顺、曲
线半径等特征。

不平顺模型通常采用功率谱密度（PSD）方法描述，而曲线半径
模型则需要描述地铁车辆在不同曲线上的运动状态。

悬挂系统是连接车辆系统和
轨道系统的关键组成部分，主要包括弹簧、减震器、横向稳定杆等部件。

悬挂系
统模型需要描述这些部件的力学特性，如刚度、阻尼等[2]。

减震系统主要用于消
除地铁车辆在行驶过程中的振动，包括 primary 减震器和 secondary 减震器。

减震系统模型需要描述这些部件的力学特性，如刚度、阻尼等。

利用牛顿运动定律、拉格朗日方程或哈密顿原理等数学工具，建立地铁车辆动力学模型的数学方程。

这些方程包括车辆系统的运动方程、悬挂系统的力平衡方程、减震系统的力
平衡方程等。

使用实际运营数据或试验数据对建立的地铁车辆动力学模型进行验证，以确保模型的准确性和可靠性。

可以根据实际需求和研究目的，对地铁车辆
动力学模型进行优化，以提高模型的仿真精度和效率[3]。

（二）收集减震轨道数据
收集减震轨道数据是进行不同减震轨道上地铁车辆动力学性能分析的重要环节。

减震轨道数据主要包括轨道不平顺、道床类型、减震器类型等信息。

应当根
据研究目的，明确需要收集的减震轨道数据类型，如轨道不平顺数据、道床类型、减震器类型等。

轨道不平顺数据主要描述地铁车辆在行驶过程中遇到的轨道不平
整程度。

这些数据可以通过实地测量、轨道检测设备（如轨检车、测量车）或模
拟方法（如仿真软件）等方式获取。

在实际测量中，通常需要对轨道进行一定距
离的采样，然后利用功率谱密度（PSD）方法对测量数据进行分析。

道床类型数
据主要描述地铁车辆行驶时所在的轨道结构类型。

不同类型的道床结构会对地铁
车辆的动力学性能产生影响。

道床类型数据可以通过查阅相关文献、调查地铁线
路设计资料或实地调查等方式获取。

减震器类型数据主要描述地铁车辆上使用的
减震器型号、类型和参数等信息。

这些数据可以通过查阅地铁车辆设计图纸、维
修手册或向车辆制造商咨询等方式获取。

要对收集到的减震轨道数据进行整理和
分析，以便用于后续建模和仿真过程。

整理内容包括数据格式转换、异常值处理、数据统计分析等。

可以将整理后的减震轨道数据存储在适当的数据库中，以便随
时调用和查询。

通过以上步骤，可以收集不同类型的减震轨道数据，为后续建模
和仿真过程提供必要的参数。

在实际操作中，可能需要根据具体情况对数据收集
过程进行调整和优化。

（三）建模与仿真
在建立地铁车辆动力学模型并收集减震轨道数据后，需要使用仿真软件对地
铁车辆在不同减震轨道上的动力学性能进行模拟。

应当选择合适的仿真软件进行
建模与仿真，如Simulink、AMESim、Prescan等。

根据研究问题和预算，选择合
适的仿真软件。

模型应包括车辆系统、轨道系统、悬挂系统和减震系统等子系统。

应当在仿真模型中设定相关参数，如地铁车辆的质量、转动惯量、悬挂系统的刚
度和阻尼等。

同时，需要设定仿真时间、仿真步长等仿真参数。

在仿真模型中搭
建减震轨道，包括铁轨类型、轨道不平顺、道床类型等信息。

根据收集到的减震
轨道数据，对仿真模型中的减震轨道进行参数化设置。

运行仿真模型，模拟地铁
车辆在不同减震轨道上的动力学行为。

仿真过程将输出地铁车辆的速度、加速度、振动等动力学参数。

对仿真结果进行后处理和分析，如计算地铁车辆的舒适性、
运行速度和安全等方面的性能指标。

通过比较不同减震轨道上的性能指标，评估
不同类型的减震轨道对地铁车辆动力学性能的影响。

根据仿真结果，对地铁车辆
的悬挂系统、减震系统等进行优化设计，以提高地铁车辆在不同减震轨道上的动
力学性能。

优化后，重新进行建模与仿真，以验证优化效果的有效性。

（四）结果分析
通过对仿真或试验结果的分析，可以评估地铁车辆在不同减震轨道上的性能
表现，为优化设计提供指导。

应当根据研究目的，设定一系列的评价指标，如舒
适性、运行速度、安全性等。

这些指标可以用来评价地铁车辆在不同减震轨道上
的动力学性能。

整理仿真或试验结果数据，包括地铁车辆的速度、加速度、振动
等参数。

确保数据格式统一，便于后续处理和分析。

利用已设定的评价指标，对
整理后的数据进行计算。

例如，对于舒适性评价，可以使用加减速度、振动加速
度等参数进行计算。

将计算后的评价指标结果进行可视化，如采用图表、曲线等
形式展示地铁车辆在不同减震轨道上的性能表现。

可视化有助于更直观地分析结果。

要对不同减震轨道上的评价指标结果进行对比和分析。

评估不同类型的减震
轨道对地铁车辆动力学性能的影响，找出影响较大的因素。

根据分析结果，提出
悬挂系统、减震系统等方面的优化建议，以提高地铁车辆在不同减震轨道上的动
力学性能。

对仿真或试验结果进行不确定性分析，以评估结果的可靠性和准确性。

不确定性分析通常包括敏感性分析、概率分析等方法。

将优化后的地铁车辆动力
学性能结果与实际运营数据或试验数据进行对比，验证优化效果的有效性。

如果
优化后结果与实际数据仍存在较大差异，需要进一步调整模型或优化设计。

结语：
综上所述，不同减震轨道上地铁车辆动力学性能分析对于地铁行业的健康发
展具有重要价值。

通过不断的研究和优化，将为地铁车辆提供更好的运行稳定性，助力城市轨道交通的持续发展。

参考文献：
[1]周志军,刘玉涛,李伟,等.地铁钢弹簧浮置板轨道振动特性和减振效果研
究[J].铁道标准设计,2022,66(5):57-63.
[2]张生延. 地铁线路曲线段减振垫轨道板行车安全及减振性能研究[J].城
市轨道交通研究,2022,25(7):130-134.
[3]王金朝,张用兵,樊永欣,等.颗粒阻尼吸振器用于轨道系统减振降噪效果
研究[J]. 噪声与振动控制,2022,42(3):220-224.。