王秋实，周劲松，肖忠民，宫 岛，王腾飞，李炳劭，韩兴晋，张展飞

（1.同济大学铁道与城市轨道交通研究院 上海，201804）

（2.南洋理工大学机械与航空航天工程学院 新加坡，639798）

1 问题的引出

轨道车辆在运行过程中受到十分复杂的激励。这些激励除了来自车辆外部的轨道不平顺、车轮不圆等，还来自车辆内部的电机牵引、制动等［1-3］。大量文献都有提及电机吊挂座附近区域出现多处疲劳失效，并认为这与局部弹性振动有关［4-6］。安琪等［7］采用静力学的方法对牵引电机振动载荷对构架疲劳强度的影响进行了研究，结果表明电机吊座附近区域的应力主要受电机垂向振动载荷影响较大。夏张辉等［8］对电机悬挂系统进行解耦优化，提高了电机悬挂系统的隔振效果，从而降低对电机吊座的疲劳损伤。

图1 为某城市地铁从A 站到B 站实测的电机加速度振动时域信号。可以看出，车辆先后经历了“牵引—惰行—制动”等工况。其中，牵引工况包含了启动工况和额定工况。在大量已有的构架疲劳设计方法中，启动工况时常被考虑为超常载荷工况而非疲劳载荷工况，导致启动工况对构架疲劳寿命的影响被遗漏［9-11］。针对此问题，文献［12］指出，在任何疲劳损伤的分析中，都有必要考虑载荷的应用次数。对于地铁这一类频繁启动的运营车辆，其在相同运营里程下的启动频次与中长距离运输的高速动车组有显著不同［13］。已有研究表明，一般启动牵引所致的载荷幅值往往都偏大，而载荷幅值的增加对疲劳损伤的贡献呈指数增长［14-16］，故开展电机牵引振动（含启动工况）对疲劳寿命的影响具有重要的工程意义。……