引起車輛振動(dòng)的原因很多，有確定因素和不確定因素。線路結(jié)構(gòu)和車輛本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都會(huì)引起車輛振動(dòng)。隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高以及客車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輕量化，車體結(jié)構(gòu)彈性振動(dòng)對(duì)客車運(yùn)行平穩(wěn)性的影響則越來(lái)越突出。曾京等將車體看成兩端自由的均質(zhì)等截面歐拉梁，建立了鐵道客車的垂向振動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，得出車體彈性振動(dòng)各模態(tài)共振速度由車體的自振頻率和車輛定距決定的結(jié)論。池茂儒等人通過(guò)建立車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算不同速度級(jí)下的轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動(dòng)模態(tài)和車體固有模態(tài)，得出車體固有模態(tài)與車輛運(yùn)行速度無(wú)關(guān)，而轉(zhuǎn)向架蛇行運(yùn)動(dòng)頻率隨速度增大而增大的結(jié)論。張豐利介紹了模態(tài)頻率規(guī)劃表的概念，總結(jié)出整車模態(tài)頻率匹配的策略和流程。對(duì)部分系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。
文中對(duì)某動(dòng)車在靜態(tài)臺(tái)架和線路條件下測(cè)試其振動(dòng)加速度，根據(jù)模態(tài)理論識(shí)別動(dòng)車車體的模態(tài)參數(shù)和工作變形ODS，同時(shí)分析了車輪滾動(dòng)激勵(lì)和軌道板激勵(lì)與車輛固有頻率匹配關(guān)系，對(duì)動(dòng)車車體設(shè)計(jì)改進(jìn)及車輛運(yùn)行速度設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
模態(tài)分析
模態(tài)分析的實(shí)質(zhì)，是一種坐標(biāo)變換。其目的在于把原來(lái)在物理坐標(biāo)系統(tǒng)中描述的響應(yīng)向量，放到所謂“模態(tài)坐標(biāo)系統(tǒng)”中來(lái)描述，這一坐標(biāo)系統(tǒng)的每一個(gè)基向量恰是振動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)特征向量ODS理論
ODS(Operation deflection shape)]反映的是在特定工況下，對(duì)應(yīng)于特定頻率，以循環(huán)往復(fù)的方式，表現(xiàn)出各響應(yīng)自由度之間相對(duì)位移(或加速度）的幅值關(guān)系，又稱工作模態(tài)（Running Mode由于參考點(diǎn)的存在，確保了不同測(cè)量組的測(cè)量點(diǎn)信號(hào)間的相位關(guān)系，故測(cè)點(diǎn)可以分組測(cè)試。傳導(dǎo)函數(shù)獲得ODS與頻響函數(shù)不同，傳導(dǎo)函數(shù)峰值對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)與結(jié)構(gòu)的共振頻率并不一定一致。
動(dòng)車試驗(yàn)分析動(dòng)車靜態(tài)模態(tài)分析
對(duì)該動(dòng)車進(jìn)行靜態(tài)臺(tái)架激振器試驗(yàn)，測(cè)試其模態(tài)參數(shù)，即模態(tài)固有頻率、模態(tài)振型等。將車體分為7個(gè)截面，分別是端部截面、空氣彈簧處截面，以及中部3個(gè)截面。每個(gè)截面布置4個(gè)傳感器，分別測(cè)試車體垂向和橫向加速度。利用激振器對(duì)車體進(jìn)行正弦掃頻，激勵(lì)頻率范圍0?50 Hz。
車體在低頻段內(nèi)(0?2 Hz)，車體變形主要為車體剛體運(yùn)動(dòng);在10.74 Hz為車體彎曲變形，由車體1階垂向彎曲引起;在24.47 Hz為車體某高階變形，隨著速度的變化，其頻率不斷變化。不同速度級(jí)下頻率變化
通過(guò)上述分析可得到如下結(jié)論：
(1) 該動(dòng)車組1階垂向彎曲頻率為10.74 Hz，滿足GB/T 3115-2005中在沒(méi)有檢測(cè)轉(zhuǎn)向架點(diǎn)頭和沉浮自振頻率情況下，在整備狀態(tài)下，車體1階彎曲自振頻率應(yīng)不低于10HZ的規(guī)定。
(2) 該動(dòng)車某高階振動(dòng)頻率與理論計(jì)算車輪滾動(dòng)頻率十分接近，因車輪滾動(dòng)激勵(lì)所引起。
(3) 在速度250 km/h時(shí)，軌道板激勵(lì)頻率與車體階垂彎頻率接近（11 Hz)，車體1階垂彎變形被軌道板激勵(lì)頻率激發(fā)，車體能量較大，垂彎振動(dòng)較為劇烈，車體中部和轉(zhuǎn)向架上方地板振動(dòng)較大。軌道板激勵(lì)導(dǎo)致車體強(qiáng)迫共振。僅從頻率匹配方面考慮，該動(dòng)車車型在速度250 km/h長(zhǎng)期運(yùn)行應(yīng)謹(jǐn)慎。
