列车制动作用下悬索桥纵向运动及其黏滞阻尼器控制研究

列车的制动行为会对悬索桥的纵向运动产生影响,因此有必要对千米级大跨度铁路悬索桥在列车制动下的纵向运动进行研究。以一座主跨1060 m的大跨度铁路悬索桥为研究对象,采用数值模拟的方式探讨了列车制动作用下其梁端纵向运动的响应特性,并研究了黏滞阻尼器在控制纵向运动中的效果。首先介绍了该千米级大跨径铁路悬索桥的工程背景,以及基于ANSYS软件建立的有限元模型;然后介绍了大跨径铁路悬索桥纵向运动的加载求解方式,支座摩阻和黏滞阻尼器的有限元模拟方式,以及制动力的模拟方式;接着探究了不同制动位置、是否考虑支座摩阻力对悬索桥梁端纵向运动响应的影响;最后,研究了黏滞阻尼器的纵向运动控制效果,并进行了参数分析。研究结果表明:随着制动位置越接近下桥位置,纵向位移变化曲线形状越接近正弦函数形式;支座摩阻对列车制动作用下的梁端位移响应有一定的控制作用,对梁端速度响应控制效果不佳;采用黏滞阻尼器可以有效控制列车制动下的悬索桥梁端位移和速度响应;当采用阻尼系数为2500 kN(m/s)^(-α),阻尼指数为0.1的黏滞阻尼器时,控制效果最佳。

高速铁路列车制动盘散热筋布置间距研究

[目的]当列车设计速度达到400 km/h等级后,车下流场环境会更加复杂,使得制动盘阻力、功率消耗加剧问题更加凸显,需要对该速度等级下列车制动盘散热筋的最优布置间距进行深入研究。[方法]基于圆柱型散热筋结构,通过有限元仿真手段建立模型,并输入了相关参数值。针对相邻两周散热筋的圆心距d周向设置了四个计算工况,针对相邻两周间的距离d径向设置了五个计算工况,分别计算不同d周向、d径向对制动盘温升、阻力及散热功率的影响,进而得到d周向及d径向的建议取值。[结果及结论]d径向=40 mm(即散热筋与制动盘边缘的距离同制动盘直径之比为0.75)时,制动盘温升达到最低值,制动盘的性能较优;散热筋直径为d周向的一半时,制动盘综合性能最优。

北京地铁S1线磁浮列车制动不缓解原因分析及改进措施

[目的]北京地铁S1线磁浮列车在运营期间发生了列车制动不缓解故障,对该线的正常运营产生了一定的影响。为此,需要找出该故障的确切原因,并提出改进措施。[方法]简述了北京地铁S1线列车的制动控制系统工作原理。利用鱼骨图分析法,梳理出引发该线列车制动不缓解的8项主要原因,并列出了各项原因的诱发因素。结合列车故障的实际情况,进一步梳理出该线列车制动不缓解故障的原因集合。使用排查法,确定了该线列车制动不缓解的根本原因。对电磁阀本身特性进行分析,采取了相应的改进措施。[结果及结论]该线列车PBCU(气动制动控制单元)中EP(充排气电磁阀)模块发生电磁阀卡滞,是导致列车制动不缓解的根本原因。将原有的美国MAC电磁阀门公司生产的平衡式电磁阀替换为德国NASS Magnet公司生产的截止式电磁阀后,有效解决了该线列车的制动不缓解故障。

基于机车自动驾驶系统的列车制动限速技术研究

货物列车在下坡道通过空气制动控制其减速及停车过程中,遇到每百吨列车重量换算闸瓦压力值较低的情况,如果未及时降低列车制动限速并控制其限速运行,可能会出现超速和冒进的风险。为解决该问题,文章设计了基于机车自动驾驶系统的列车制动限速计算方法,并以列车制动限速曲线为基础,实现列车运行曲线规划、驾驶控制和安全防护,保证了列车在自动驾驶模式下的运行安全。现场应用结果表明,与人工驾驶相比,该技术提升了列车运行效率。

“双碳”目标下的列车制动技术创新分析

随着“双碳”目标的提出,轨道交通发展速度加快,对列车制动技术而言,这既是机遇又是挑战,对全新制动技术的研发势在必行。以此为背景,介绍了常规制度技术及其特点,内容主要涉及线控制动、压力制动2个方面,随后围绕该技术的创新方向和策略展开了讨论,以制动原理为切入点,对电机械制动进行了详细说明,以供参考。

列车制动参数对大跨度悬索桥梁轨相互作用影响研究

为研究列车制动下大跨度悬索桥无缝线路纵向力的分布规律,基于ANSYS软件和梁轨相互作用理论,建立大跨度悬索桥梁轨一体化动力分析模型,根据CRH动车组列车的制动力时程,分别研究制动停车位置、制动初速度、列车种类、列车挠曲力和制动力等因素对钢轨附加应力和梁轨相对位移的动力、静力影响。结果表明:由于动力计算考虑到前一荷载步对后一荷载步的影响以及线路纵向阻力滞回特性的影响,动力、静力计算结果差别显著,传统静力计算低估了列车荷载作用下钢轨的受力,在实际工程应用时有必要按动力方法计算列车荷载作用下大跨度悬索桥梁轨相互作用问题;制动停车位置对钢轨附加拉应力和梁轨相对位移增量影响显著,列车制动停止于主跨跨中位置为本文研究大跨度悬索桥梁轨相互作用所选4种典型工况中的最不利工况;列车制动力对梁端位置钢轨附加拉应力和梁轨相对位移影响显著,列车挠曲力对主桥范围内钢轨附加应力和梁轨纵向位移的分布规律影响显著,并与钢轨附加压应力峰值大小表现出较强的相关性;CRH5和CRH2型动车组列车为研究CRH型动车组制动下大跨度悬索桥梁轨相互作用的不利车型,其中CRH5型动车组最不利制动方式为最大常规制动;由于CRH动车组列车制动初速度不影响列车制动力峰值大小,大跨度悬索桥梁轨相互作用对制动初速度因素变化并不敏感。研究成果可为完善列车制动下桥上无缝线路设计和计算提供参考和借鉴。

基于列车制动防滑原理的静态防滑测试系统

针对地铁列车制动系统防滑测试,设计了一种基于制动防滑原理的静态防滑测试系统。该静态防滑测试系统通过向列车制动系统发送对应的速度方波信号来模拟列车运行过程中检测到的速度信号。通过观察和对比输入模拟的滑行速度和采集到的防滑阀的压力变化,判断和检测列车制动系统的防滑性能是否正常工作,从而实现列车制动系统的静态防滑测试。

基于车-地数据联合分析的三起列车制动原因及对策

根据列车实际运行情况,对制动原因进行分类分析,发现车地间信息不兼容造成的制动原因分析较复杂,需要分析的数据较多。选取3个典型案例,从地面和车载数据分析入手查找制动原因,并提出解决对策,对设备维护具有一定的借鉴或者参考价值。

一种地铁列车制动系统用风量计算新方法

地铁列车制动系统是列车重要用风单元。过去多采用模拟式制动系统,利用中继阀控制制动缸的压力。随着数字式高速开关阀的控制技术的运用,地铁列车制动系统目前普遍使用了数字式制动系统取代模拟式制动系统,利用EP阀控制制动缸压力。此种对压力的控制方法与模拟式制动系统不同。传统的制动系统用风量计算方法仅考虑制动缸和管路耗气,本文提出一种新的用风量计算方法,通过搭建地铁列车制动系统AMESim模型对地铁列车制动系统各用风元件进行用风量计算,可获得制动系统工作中所有元件的总用风量。

制动管路参数对地铁列车制动性能的影响研究

地铁列车制动系统是关系列车安全的重要单元。列车制动系统不仅受制动控制装置、制动执行机构性能的影响,制动控制装置与基础制动装置间的管路对系统性能同样具有重要影响。制动管路由于受到车体下方车载设备布置位置的影响不可避免存在弯折。基于地铁车辆制动管路布置的特点,对管路接头、管径、长度等参数的影响展开分析,以获取较为优化的管路参数。仿真基于AMESim环境进行。仿真结果表明制动管路参数对地铁列车制动性能有重要影响。筛选最优制动管路内径尺寸范围为11~13 mm,在此范围内进一步选型实现制动管减重24.2%和制动空气消耗量减少4.9%。研究工作除保证满足制动系统性能外,还有利于减轻系统重量、减小空气消耗量,充分体现轨道交通绿色环保的特点。

列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢疲劳裂纹扩展规律

针对Paris幂律方程计算获得的疲劳裂纹扩展速率在扩展后期小于真实值的问题,以列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢为研究对象,进行空气中以裂纹尖端应力强度因子范围△K为驱动参量的疲劳裂纹扩展速率da/d N试验研究,建立相应的da/d N-△K曲线方程,并采用扫描电镜观察分析试样断口。结果表明:有效da/d N相应的△K近似为16~90 MPa·m^(1/2),当△K约为16~72 MPa·m^(1/2)时,da/d N-△K数据分布可以较好地用Paris幂律方程表达;当△K约为72~90 MPa·m^(1/2)时,由于驱动力越来越大,试样裂纹尖端附近因屈服区过大而不满足Paris幂律方程所要求的小范围屈服条件,使得da/d N-△K数据逐渐偏高于Paris幂律方程曲线;在整个有效△K内,da/d N-△K数据分布可用递增多项式表达;在疲劳裂纹扩展后期,试样断口呈现大量撕裂棱、二次裂纹、疲劳辉纹等微观特征,表明裂纹尖端附近应力越来越大,致使其附近塑性区也越来越大,不再满足小范围屈服要求,从微观上佐证了疲劳裂纹扩展后期用断裂力学法计算的塑性区因过大而不满足Paris幂律方程要求的结果。

高速列车制动曲线减速度选择方法研究

在采用欧标法计算列车制动曲线时,需对列车速度进行分段,分段内采用固定减速度。当前速度分段内采用最小减速度,以保证行车安全。但采用最小减速度计算列车制动曲线,偏差较大,导致列车追踪间隔加大,降低了铁路运输效率。研究提出速度分段内的减速度选择方法,一方面,给出校正系数计算方法,使用校正系数对速度分段内的平均减速度进行校正;另一方面,在制动初始速度所在的速度分段内使用[下限速度,制动初始速度]范围内的平均减速度。仿真计算考虑线路坡度影响,经过计算证明,速度分段内采用校正后的平均减速度计算制动曲线,计算得到的列车制动曲线精度足够高;在保证行车安全的前提下,可以缩短列车追踪间隔,提高铁路运输效率,在行车安全和运输效率两个方面取得双赢。

列车制动系统EP2002制动控制单元故障原因分析与预防维修措施

近几年,上海轨道交通13A02型列车EP2002制动控制单元故障频繁,影响列车运营安全,需分析其故障原因并提出预防维修措施。统计了EP2002制动控制单元的故障数量,分析了故障原因。结果表明:EP2002制动控制单元内部电磁阀动作次数过高是导致EP2002制动控制单元故障率高的根本原因;电磁阀使用寿命预警值定在3800万次能够有效保证列车运营的安全性。提出优化控制逻辑、增加故障预警功能、Tc(带司机室的拖车)车与M(动车)车G阀对换作业、制动回路硬线整改多项合理化维护保养建议,并且优化了检修模式,可实现EP2002制动控制单元的预防维修。

上海轨道交通2号线02A01型列车制动系统改造方案研究

上海轨道交通2号线02A01型列车制动系统核心器件和零部件的老化失效,造成制动系统故障率呈逐步上升趋势,一旦制动系统发生故障,会导致列车限速运行、下线或5 min以上晚点故障,因此需研究该型列车制动系统改造方案。分析了2号线02A01型列车制动系统故障原因及其可能导致的后果,从制动电子控制单元、防滑保护功能和制动系统网络构架的升级改造等方面介绍了02A01型列车制动系统改造方案。列车制动系统性能试验结果表明,改造后的02A01型列车制动系统性能能够满足2号线运能提升的需求。同时,通过板卡集成和增加网络监控等优化措施,大大提升了后续维护的便利性。

铁道列车制动限速

阐明并确立铁道列车紧急制动限速与常用制动限速的涵义、影响因素、核定依据以及不同的确定方式。通过铁道列车紧急制动距离限值与紧急制动限速的数学关系,可以求解不同条件下的列车紧急制动限速值。建立铁道列车紧急制动限速的简化经验公式,并给出各种既有列车特定的相关经验系数。基于常用制动时列车总减速力等于零的极限约束条件,计算并绘制普通货物列车的常用制动限速图。利用图解方法得到我国普通货物列车总制动限速图以及其中的紧急制动限速与常用制动限速的分界转换线。利用相关的简化经验公式及制动限速图可以方便、准确地求出列车具体制动限速值或制订列车制动限速表。

城市轨道交通列车制动问题研究

在城市轨道交通线路设计和运营管理中,列车制动问题是一项重要而复杂的问题.本文对城市轨道交通列车制动问题进行了研究,针对坡道、列车重量、列车制动力利用率以及制动初速度等主要影响因素进行了相应的案例设计,通过计算及对结果的分析得出了不同坡道、列车重量、列车制动力利用率以及制动初速度等条件对制动问题的影响.其结论可以为城市轨道交通线路平、纵断面的优化设计、车辆技术参数的选择、信号机等信号设备的布置以及线路限速的确定等方面提供相应的指导.

武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁和桥塔纵向列车制动响应智能控制的理论与关键技术

研究MR阻尼器对武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动响应智能控制的理论与应用的关键技术,此技术已获取多个国家发明专利授权。文中在获取列车制动引起的天兴洲大桥主梁节点上的作用力时程的基础上,建立了MR阻尼器对漂浮型铁路斜拉桥主梁和桥塔纵向列车制动响应智能控制的基本方程和仿真分析方法,提出效果明显优于"被动-开"控制的改进的固定增量半主动控制策略。与此同时,对天兴洲大桥应用的目前世界上出力最大的500kN磁流变液阻尼器的稳定性、耐磨损寿命要求、设计制作的关键技术以及性能试验进行了研究。并在正确识别500kN磁流变液阻尼器参数的基础上,对武汉天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动响应的智能控制进行仿真设计。结果表明,MR阻尼器的智能控制能有效地抑制天兴洲大桥主梁和桥塔的纵向列车制动响应,以保证大桥的安全和正常使用。

天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动振动反应分析

本文对天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动的振动反应进行了研究。天兴洲大桥是目前在建的世界上跨度最大的公铁两用斜拉桥,由于具有四线铁路,其主梁在列车制动及行车移动荷载作用下会沿纵向产生大幅振动,因此对其列车制动及行车移动荷载反应进行研究尤为必要。文中,首先根据车辆动力学的原理建立了列车制动动力学模型,获得了列车制动力纵向荷载及在制动过程中列车行走所产生的竖向荷载,并建立制动力传递有限元模型,应用有限元分析软件来获取钢轨上制动力及列车行走时引起的桥梁结构节点上的作用力时程。最后对天兴洲公铁两用斜拉桥主梁纵向列车制动及行车移动荷载的振动反应进行了仿真分析,发现了其主梁纵向列车制动反应具有位移大且速度极小的特点。

粉末冶金摩擦材料在高速列车制动中的应用

本文介绍了高速列车摩擦制动和粉末冶金闸瓦及闸片材料的成份、性能和国内外研究概况,并对我国高速列车制动材料的发展提出了建议。

铁路桥梁列车制动力的试验研究与计算分析

列车制动力是作用于铁路桥梁结构设计的重要荷载之一。通过对货运机车车辆制动参数和制动特性的试验研究,对列车单元车体最大制动力进行了理论分析和计算;编制了计算程序ZDL,通过对我国不同长度的现营重载货运列车编组的动力计算,得到了不同长度桥梁结构的最大制动力率为0.2和有效制动力率为0.17。与实际桥梁紧急制动试验结果值对比符合较好。进一步提出了对重载货运列车紧急制动进行全过程动态描述的动力计算方法。为确定我国铁路桥梁制动力荷载提供了实桥试验研究结果和理论分析依据。