沪宁线行车安全综合监控系统的研究

沪宁线行车安全监控系统是监督、处理铁路行车安全问题的综合性解决方案 ,由行车安全监测系统、信息系统、安全管理系统、维修支持系统、事故灾害快速救援支持系统共同组成 ,实现对固定设施、移动装备的实时有效监测 ,并利用信息系统实现资源共享、监督决策 ,以保证沪宁线的行车安全。目前已经安装或正在试验的设备有 :地对车装置包括车辆运行状态地面安全监测装置、铁路货运安全监测门、车站平过道予警装置、道岔状态监测系统、倒岔转换力监测系统 ;车对车装置包括旅客列车走行安全监测诊断报警系统、机车运行监控装置、机车故障监测系统 ;车对地监测子系统包括安全综合检测车、快速钢轨探伤车、轨道检查车、车载轨道动态检测单元、机车信号记录仪、红外轴温探测设备故障检测车等。已经获得了大量有价值的数据 。

基于弓头垂直冲击加速度接触网硬点评判准则的研究

接触网内的硬点是影响弓网受流性能的关键因素之一。针对现有利用一跨内受电弓弓头垂直冲击加速度的最大值诊断接触网内硬点的方法存在误判的问题,在分析受电弓弓头垂直冲击加速度波形特征的基础上,提出诊断接触网内硬点的三参数评判准则。该准则包括一跨内受电弓弓头垂直冲击加速度的最大值、峰值因子和标准偏差。在利用统计方法验证试验数据可靠性的基础上,对京哈线沈阳铁路局管内实测的弓头垂直冲击加速度信号进行分析,按照跨长计算受电弓弓头垂直冲击加速度的最大值、峰值因子和标准偏差。通过比较计算结果和相应参数的门槛值,诊断京哈线沈阳铁路局管内接触网内是否存在硬点。分析结果表明,新的三参数评判准则比传统的单参数准则能更有效地诊断接触网内的硬点。

基于共振解调技术的高速铁路焊接接头状态评判方法

基于广义共振原理,利用共振解调方法将钢轨焊接接头对车辆—轨道系统的低频周期性冲击特征的分析转换为对其高频共振的分析。对轴箱垂向加速度实测数据进行带通滤波,然后利用希尔伯特变换得到轴箱垂向加速度包络,并采用离散时间傅里叶变换对包络进行分析得到细化包络谱。利用细化包络谱第1主频能量与其0～5Hz内的总能量之百分比反映钢轨焊接接头对车辆-轨道系统的周期性冲击特性,并根据该百分比与滤波频率的关系曲线的峰值确定带通滤波截止频率,由此得到带通滤波的频率范围是20～450Hz。结合钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度有效值出现大值的位置和钢轨焊接接头周期性间距近似为100m的性质,对钢轨焊接接头进行精确定位。根据300km.h-1速度级高速铁路钢轨焊接接头处轴箱垂向加速度移动有效值的分布规律,确定其阈值为50m.s-2,依此作为评判钢轨焊接接头状态的依据。在此基础上,给出了300km.h-1速度级高速铁路焊接接头状态动态评判方法和实现方式。

基于RAMS的高速铁路轨道平顺状态综合评价体系研究

结合轨道不平顺和车辆动态响应的特征量,基于可靠性、可用性、可维修性和安全性(RAMS)理论,提出高速铁路轨道平顺状态综合评价体系。采用轨道几何不平顺幅值、轨道质量指数(TQI)、轨道几何复合不平顺指标、车体加速度幅值、广义能量指数(GEI)评价轨道平顺状态的可用性。利用带通滤波后轴箱加速度有效值的峰值因子评价道岔、焊接接头、伸缩调接器等轨道短波结构在冲击载荷作用下的可靠性。采用脱轨系数、减载率、轮轴横向力、构架横向加速度的连续多波大值和轨道几何不平顺Ⅲ、Ⅳ级大值指标评价轨道平顺性对车辆安全性的影响。根据分析诊断结果动态掌握轨道平顺状态,并通过状态修减少修复时间,提高轨道平顺的可维修性。该评价体系在联调联试和日常检测中已经开始应用,并发挥了重要作用。

高速列车空气阻力测量分析方法

为从高速列车阻力中分离出空气阻力和其他阻力,基于空气阻力与列车质量基本无关、其他阻力与列车质量成正比的假设,以及列车满载和空载状态下的惰行工况阻力测量数据,建立列车空气阻力、其他阻力、质量和速度的关联方程组,并对空气阻力项施加过零点且单调递增的约束,从而得到高速列车的空气阻力及其他阻力的计算公式;然后采用速度—加速度拟合和基于时间—速度曲线的列车阻力优化2种方法对CRH3型高速动车组的空气阻力进行分析。研究结果表明:利用空气阻力与列车质量基本无关、其他阻力与列车质量成正比的工程假设,可实现高速列车空气阻力与其他阻力的解耦及耦合分析;CRH3型动车组的空气阻力和其他阻力算式中均包含了与列车速度有关的二次项和一次项,但在空气阻力算式中与列车速度有关的一次项数值很小,可以忽略不计;对高速列车而言,采用列车总阻力的形式较采用列车单位基本阻力的形式更能准确地表达列车阻力的特性。

车辆振动加速度响应分析的速度—频域方法

为直接从车辆振动加速度响应中提取车辆特性和车辆激励特性,引入车辆速度参量,构成系统响应—特性—激励关联方程组;由空间输入功率不变的物理特性得到并论证车辆激励特性随车辆速度变化的频域数值规律:激励频率与车辆速度成正比,随机激励加速度等效功率谱与车辆速度的3次方成正比,周期激励加速度等效功率谱与车辆速度的4次方成正比;车辆特性随车辆速度变化较小,即使发生蛇形,只要振动传递路径不发生变化,轮对以上部件间的振动传递关系也基本与车辆速度无关。据此,给出车辆加速度响应分析的速度—频域方法,通过对速度—频谱和速度—名义传递三维图中基本不随车辆速度变化、随车辆速度线性变化和高速低频区突变3类局部峰值的识别,实现对系统响应—特性—激励关联方程组的工程求解。运用结果表明:该方法有效实现了车辆特性与车辆激励的解耦及耦合分析。

高速铁路联调联试关键技术和试验研究主要成果

阐释了高速铁路联调联试的内涵和必要性,结合我国高速铁路联调联试的工程实践,从轮轨关系、弓网关系、列车空气动力学、车-线-桥耦合等角度,对高速铁路联调联试关键技术进行了分析,对高速铁路联调联试和试验研究取得的主要成果进行了系统性提炼和归纳,给出可供高速铁路建设和运用参考的相关思考和建议。

高速综合检测列车关键技术研究

高速综合检测列车以高速动车组为载体,装备专用检测系统,在保证各系统时空同步的前提下,可对线路轨道、牵引供电、通信、信号等基础设施,轮轨和弓网接触状态及列车舒适性指标等进行高速动态检测;具有检测列车精确定位、在线数据集成、综合处理和分级评判等功能,是提高高速铁路基础设施检测效率、指导养护维修的重要技术装备。重点分析我国最新研制的400 km/h高速综合检测列车的系统集成、轨道、弓网、动力学、通信、信号等关键技术研究与实现方案,介绍试验验证情况。

我国重载铁路技术发展趋势

介绍国外重载铁路技术特点与技术发展趋势,探讨今后我国重载运输技术发展模式,分析提高轴重的经济效益,分析我国重载铁路的关键技术问题。研究分析表明:我国重载运输应采取既有普速路网的强化改造和合理规划新建重载线路的措施,以提高整体重载运输能力;我国重载铁路技术应重点研究运输能力匹配和运力布局,加快开展大功率机车和货车技术、牵引制动控制技术、基础设施强化技术、大能力煤运通道新建技术、重载轮轨关系技术的研究和应用,通过采用设备状态检测与监测技术、预防性线路维修等技术来全面提升重载线路养护维修技术水平和管理水平。

高速动车组列车牵引仿真计算技术研究

随着我国高速铁路的发展,高速动车组列车牵引仿真计算具有重要意义。对高速动车组的牵引仿真计算的方法进行了研究,分析了与普通列车牵引计算的区别及相关的关键理论。介绍了自主研发的牵引仿真系统的构成和功能。以京沪高速铁路为计算实例,对4种不同的运行方案进行了仿真计算,对线路中的电分相的设置和影响进行了计算分析,并以京沪高速铁路先导试验段的冲高速试验为对象进行了模拟仿真。多次实际应用表明提出的高速动车组牵引仿真计算的方法具有良好的仿真精度和实用意义,可以为我国高速铁路工程建设提供有效的手段,并据此提出了今后的发展方向。

高速铁路联调联试技术

从轮轨关系、弓网关系、流固耦合、列控系统等角度,对联调联试测试手段和方法进行探讨;以轨道和接触网调整为例,简要介绍系统调试方法;重点总结联调联试及运行试验评价标准体系,并以轨道状态为例,介绍其评价指标的选取和标准值的确定。

发展摆式列车是既有线提速的有效途径

在既有线上采用摆式列车技术可以以比较经济的方式提高列车运行速度。另一方面，提高速度的关键在于径向转向架技术。它可以使车辆在不降低直线稳定性的前提下，使车辆在曲线运动时减少轮轨作用力。本文从经济和技术两个方面，探讨了发展摆式列车的优越性。

大秦线2万吨重载列车试验研究

为开行2万吨重载列车，2003年起铁道部研究引进采用电控空气制动技术（ECP技术）和机车无线同步操纵技术（Locotrol技术），经研究决定采纳GE公司Locotrol列车无线同步遥控操作技术开行2万吨重载列车，开展相关试验研究。机车改造和第一次列车运行试验于2004年10月-12月在大同和大秦线进行。然后在2005年-2006年初的一年多的时间里，又进行了6次相关试验研究，2006年3月大秦线正式开行2万吨重载列车。

提速客运机车运用功率利用率的计算与评定

列车在整个运行过程中，合理地利用机车的功率一直是机务、运输系统关注的问题之一，文中以ＤＦ１１型提速客运机车为例对列车在平直道和京广线上运行时机车的运用功率利用率进行了计算，同时对京广和京沪沪杭、京哈和京九四大干线客车牵引试验机车的运用功率利用率进行了分析、说明。对合理利用机车的功率提出了建议。

客货列车提速的回顾与展望

对我国铁路客货列车的提速进行了回顾与展望,着重从机车车辆的角度进行了总结,对今后进一步的提速进行了探讨,提出了建议。

我国铁路高速列车综合试验及建议

对我国铁路在1997年1月初在北京环行试验基地进行的200km/h及其以上的高速列车综合试验进行了分析述评。重点介绍机车车辆有关的试验情况。同时根据试验情况提出我国发展高速机车车辆存在的一些技术问题及建议。

序

随着我国提速线路、高速铁路大规模动车组的开通运行，对高速列车的运营安全和维护质量、效率提出了更高的要求。因此立足我国高速列车运用检修实际，基于动车组修程修制，运用信息技术，充分利用维修资源，建设覆盖面广、功能强大、集成度高的动车组管理信息系统是确保动车组及时、高效检修、充分安全运用的重要保障，是动车组运用维护体系的有力技术支撑。

铁道部科学研究院科研工作回顾与展望

回顾了铁道部科学研究院建院50年来在重载、提速、高速、铁路建设、机车车辆、铁路自动化、沿线地质灾害综合防治等领域取得的丰硕的科研成果,展望21世纪将在全面提速、普遍重载、高速技术、信息自动化、建立行车安全保障体系及城市轨道交通等领域加强科技创新,达到更高技术水平。

电力机车型式试验中力矩特性和速率特性的数学建模及求解

本文采用数据拟合理论、最优化技术、统计分析及计算机技术,建立了电力机车型式试验中的力矩特性和速率特性的数学模型,取代了人工拟合特性曲线的不科学方法。

高速铁路牵引计算层次约束方法

为了实现高速铁路牵引计算过程的连续性和自动化,研究并提出层次约束方法。根据高速列车具有连续控制能力的技术特点,给出以限速约束为主线、辅以操纵约束的层次约束方法计算步骤。按照当前限速段的出口速度必须满足下一限速段限速、当前限速段的入口状态应是前一限速段的出口状态的要求,通过建立入口状态反馈机制实现限速约束,解决了牵引计算的连续性问题;通过标准操纵曲线的运用实现了操纵约束,解决了牵引计算结果的实施性问题。以京沪高速铁路牵引计算为例验证了层次约束方法的实用性。