叶运广 宁静 种传杰 崔万里 刘棋

摘 要：为研究高速列车蛇行失稳时转向架横向、纵向和垂向的时频能特征，针对集合经验模态分解（EEMD）的模态分裂问题，提出一种改进的集合经验模态分解-Hilbert变换（MEEMD-HT）方法，首先对列车速度330～350 km/h时转向架蛇行失稳状态下的横向、纵向和垂向振动信号进行MEEMD分解，再通过HT分析MEEMD-HT能量谱和边际谱，并将MEEMD-HT分析结果与集合经验模态分解-Hilbert变换（EEMD-HT）对比。结果表明：列车蛇行失稳时，横向失稳现象最为明显，频率、能量分布高度集中，振动最为剧烈，纵向、垂向相对次之，但失稳现象显著；同时，MEEMD-HT方法能够体现出信号的时频能细节分布特征，优于传统的EEMD-HT方法。

关键词：高速列车；蛇行失稳；改进的集合经验模态分解；Hilbert变换

文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）09-0120-06

0 引 言

由于机车轮对具有一定锥度，当其沿着钢轨滚动并且速度达到某一临界值时，外界自激频率与列车系统固有频率接近，就会产生共振，此时轮对绕着轨道中心线一边横移一边摇头向前运动，即蛇行运动[1-2]。当列车发生蛇行运动时，如果不对列车速度加以控制，其振幅就会随着时间不断增大，发生蛇行失稳，轻则影响乘坐舒适性，重则导致列车脱轨。目前为止，国内外学者对列车蛇行失稳的研究取得了大量成果[3-5]，但大多数都是对转向架蛇行失稳下的横向振动特性进行研究，对于纵向和垂向振动特性研究甚少，为保证列车高速安全运行，对其蛇行失稳下纵向、垂向振动特性研究尤为重要。

由于HHT（hilbert huang transformation）具有自适应性等优势，所以广泛应用于振动信号的分析中[6]。……