列车纵向-垂向碰撞动力学耦合模型建模与研究

为研究列车碰撞响应机理,基于多体动力学方法,建立包括轨道子系统、轮轨关系子系统、车钩缓冲器-防爬器子系统以及车辆子系统的列车纵向-垂向平面碰撞动力学模型。轨道子系统中将钢轨假设为离散点支撑的Timoshenko梁;轮轨关系子系统考虑了大蠕滑情况下轮轨切向力的计算;钩缓-防爬器子系统中考虑了车钩和防爬器转动以及动态因素对吸能特性的影响;车辆子系统中考虑了车端点头运动和吸能变形模式以及悬挂系统的非线性特性影响。采用显示数值积分方法,编制了该耦合系统的动力学仿真程序,并进行时域求解。将数值求解结果与有限元仿真和试验结果进行比较,验证了列车纵向-垂向碰撞动力学耦合模型的正确性。论文研究成果为进一步研究车辆主要结构参数对碰撞性能的影响规律、改善列车碰撞动力学行为以及新型耐撞性车辆设计提供了理论依据和仿真手段。

防爬吸能装置的碰撞动力学性能

为了研究列车碰撞时爬车失稳响应的影响因素,建立了一种考虑防爬装置间动态耦合关系的防爬吸能装置二维碰撞动力学模型,提出了一种针对防爬齿接触的几何搜索算法,讨论了基于能量守恒定律的吸能装置纵向阻抗力的获取方法,导出了考虑塑性大变形和动态因素影响的防爬吸能装置阻抗力/力矩表达式.在此基础上,利用编制的计算程序对该装置的动力学性能进行了算例分析.分析结果表明:两防爬齿间的啮合程度与防爬齿本身绝对最大转动角度和防爬齿间的相对最大转动角度密切相关;减小吸能装置的纵向阻抗力和吸能长度,以及增加防爬装置的弯曲刚度均能减小防爬齿的绝对最大转动角度;防爬齿的相对最大转动角度随吸能长度的增加而增加,随防爬装置弯曲刚度的增加呈现先增加后减小的趋势,但与防爬吸能装置纵向阻抗力的变化关系不明显;该计算方法比传统有限元方法在计算时间方面缩短了10%.

浩吉铁路本线煤运机车车辆选型研究

浩吉铁路是国家路网的重要组成和“北煤南运”的长大干线,因此,浩吉铁路的机车车辆选型是影响机车车辆投资与运营维护成本的重要因素。基于浩吉铁路线路条件和运行环境,对提升机车车辆运用效率、降低维修成本、提升项目效益的主要目标,结合浩吉铁路煤炭运输组织方式、机务车辆生产力布局及机车车辆运用方式,通过机车车辆的技术性分析和牵引能耗、购置费用、检修费用、乘务员配置数量、年均总费用等经济性分析研究,通过研究提出浩吉铁路本线煤运机车车辆选型方案,为浩吉铁路机车车辆选型提供技术支撑。研究结果表明,在技术方面,八轴机车较六轴机车具有较明显的技术优势,80t级以上载重货车较70t级载重货车具有显著的技术优势;在经济性方面,八轴25t轴重机车组合C80车辆在能耗费用、检修费用、乘务员配置成本等最低,虽然初期购置成本较高,但是综合各分析因素以上年均总费用仍是最低。建议浩吉铁路机车车辆选型按照“机车大功率、车辆大载重”思路进行选型,前期采用25t轴重机车车辆装备,满足浩吉铁路重载运输需求,结合27t以上轴重机车车辆的研究应用情况,从而进一步探讨提高铁路综合经济效益的机车车辆选型方案。

模型参数对轨道列车吸能结构特性的影响

为深入地研究材料本构模型参数、材料、单元尺寸参数和网格密度分布等对车辆碰撞仿真结果的影响,基于碰撞界面的非线性接触算法,建立了典型吸能装置的动态冲击动力学模型,在进行材料动态冲击试验的前提下,考察了虚拟数字计算中涉及到的变形体本构模型、应变率效应等关键技术对吸能部件的响应影响形式.研究表明,变形体的材料本构模型的简化差异对动态冲击响应具有显著的影响;在结构设计相同的的情况下,低碳钢材料的吸能容量要远远超过铝合金材料;而过大的网格尺寸不能准确描述结构细微的塑性变形.

国外Mark V公铁两用车介绍及在我国应用的可行性分析与建议

综述了国外Mark V公铁两用车保有及运用概况,重点阐述了其结构及主要参数,研究了公铁两用车的运输组织,对比了与我国常规铁路货车的差异,分析了在我国应用的可行性,并提出技术发展参考建议。研究表明,公铁两用车运输组织方式主要采用点对点循环运输方式,适合600 km以上的货物运输;列车的编组作业灵活,公路与铁路模式的转换高效便捷;与我国常用货车相比,公铁两用车的铁路制动系统的原理和结构组成大体一致,车辆与车辆、车体与转向架的连接方式有较大不同;公铁两用车在我国应用具有建设成本低、运用灵活方便、市场适应性强、运输效率高等优势,可实现门到门运输,综合物流成本经济实惠。同时,还需在我国相关标准的符合性、公铁两用车的维修保养标准制定方面进一步研究,逐步转化为适应我国运输环境、运输需求的新型公铁两用车,我国发展新型公铁两用车将有巨大前景。

浩吉铁路移动设备生产力布局研究

浩吉铁路是国家铁路投融资体制改革示范项目,移动设备生产力布局是影响建设投资与运营成本的重要因素。基于提升移动设备运用效率、降低维修成本、提升项目效益的主要目标,根据铁路规章、标准及相关要求,结合浩吉铁路集疏运布局、重载运输组织、货流特征,研究提出了移动设备生产力布局目标、基本原则和思路,设计了移动设备生产力布局的机车车辆装备、机车交路、沿线机辆设备设施方案,为浩吉铁路移动设备生产力布局优化,探索机务车辆专业融合发展提供技术支撑。建议浩吉铁路移动设备布局按照综合一体化管理方式进行结构设计,机务车辆主要生产设施可选择集中设置,辅助配套设施可选择融合兼顾方案。