桥上脱轨列车姿态演变行为与倾覆风险研究

针对高速列车桥上脱轨后的车体姿态演变行为与倾覆风险问题,通过多体动力学方法,建立八编组整车−桥梁防护墙多体动力学模型并开展数值研究。首先,通过相同工况下多体动力学结果与有限元方法结果,对比验证本文模型的正确性。然后,通过数值模拟分别研究直线空载高速列车、直线满载高速列车、曲线不同离心加速度下高速列车脱轨后的动力学演变行为。研究结果表明:桥上脱轨列车与防护墙发生撞击后,会出现明显的车轮跳起和车体大幅度侧滚现象,各车存在极大从右后向左前翻滚到线路外侧坠落的风险;桥梁曲线脱轨比直线脱轨更加危险,会出现明显的甩尾现象,离心加速度越大,甩尾现象越明显。

基于多孔介质的高速铁路透风式挡风墙关键参数研究

合理的匹配参数是风区铁路沿线防风设施研究的关键问题。针对风区铁路沿线部分区段混凝土实心挡风墙出现的环境风越过挡风墙顶导致严重的弓网离线、无法正常升弓,危及铁路行车安全问题,提出改“堵”为“疏”,通过一定的透风率来调控挡风墙后的线路风场,从而为缓解上述现象提供一种新思路,其关键问题在于透风式挡风墙关键参数与防风效果的合理匹配。为此,基于多孔介质的自身特性,提出一种基于多孔介质的挡风墙风场新研究方法,将挡风墙透风率与防风效果的合理匹配问题转化为多孔介质的阻力系数与列车气动载荷的关系研究。首先,通过比较数值模拟结果与兰新高铁挡风墙风场现场试验结果,修正并验证数值模拟方法的准确性。然后,通过数值模拟研究进一步探究多孔介质阻力参数与挡风墙透风率之间的关系,获得风区铁路沿线透风式挡风墙关键参数最优区间。研究结果表明:可以采用多孔介质代替挡风墙几何进行挡风墙风场研究,能够显著提升研究效率;多孔介质的黏性阻力系数在挡风墙风场研究中可以忽略,多孔介质的惯性阻力系数与挡风墙的透风率呈幂函数关系;风区铁路沿线透风式挡风墙高度为3.5 m,透风率在24.4%~28.7%区间时,对一线、二线列车的防风效果最好。

轮轨作用力与垂向载荷位置的轨旁识别法研究

为解决现有轮轨作用力识别方法存在的制作工艺复杂、制作成本高且无法实现轮轨接触位置测量的问题,提出一种测量水平横向和垂向轮轨接触力大小以及垂向载荷偏心位置新的轨旁识别方法。基于轮轨接触多元载荷解耦建立横向和垂向轮轨接触力大小和垂向接触力作用位置与钢轨腹板两侧垂向应变和、应变差的理论关系模型,依此得到基于腹板两侧应变运算的轮轨力大小与位置识别反算模型。设计了作用在腹板左、右两侧的正交组合式应变阵列电桥用于识别轮轨接触载荷在轨道腹板位置的应变响应,所设计的阵列电桥在实现腹板两侧应变的四则运算的同时兼顾温度自补偿。通过加载标定试验获取了多元载荷与腹板两侧应变输出之间的关系系数。通过随机组合加载试验验证了水平横向和垂向轮轨接触力大小与垂向接触力作用位置的识别精度,并在实车试验中对比分析了新型轮轨接触力测量方法与国标轮轨载荷测量方法对轮轨接触力大小的识别精度。研究结果表明:提出的轮轨接触力识别方法对接触力大小的识别误差在6.2%以内、对垂向载荷偏心位置的识别误差在7.6%以内,实现了使用轨旁识别方法对轮轨接触力大小和垂向载荷偏心位置的准确识别。研究结果为进一步保障钢轨服役可靠性的精准评估提供科学数据支撑。

铁路大风监测设备故障自动诊断远程报警系统

新疆铁路大风频繁,风害严重,铁路大风监测设备故障自动诊断远程报警系统的研究开发,使得技术保障部门在大风监测系统出现故障时,能够及时发现和处理故障,增加大风监测系统正常运行时间,从而保障风区铁路的运输安全,提高风区铁路的运输能力。

气象多要素模拟仪应用软件的开发

新疆铁路大风频繁,风害严重,为保障风区铁路的运输安全,提高风区铁路的运输能力,我们自主研发的气象多要素模拟仪及PC端应用软件可以为HB-Ⅱ多要素气象自动站提供风速、风向、温度、湿度、大气压、雨量等参数模拟量,便于对气象自动站在生产调试过程中及检修维护过程中的质量检验。

气象多要素模拟仪

气象多要素模拟仪可用于检测HB-Ⅱ多要素气象自动站的质量和工作性能,以提高HB-Ⅱ多要素气象自动站的生产质量。介绍气象多要素模拟仪主要的功能模块功能的实现方式,包括系统主控,风速、风向和雨量,温度、湿度和大气压,电路接口以及PC端配套软件等部分,以及系统主控,风速、风向和雨量,温度、湿度和大气压部分软件的设计流程。

南疆线风区铁路风特性与行车控制关键风速测点研究

强风天气是影响铁路运输安全的重要气象灾害之一,南疆线前百公里是中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司管内受大风影响最为严重的区段。为了进一步降低行车安全风险,提高运营组织管理水平,需要引入局地短时大风预报,形成大风预报与实测数据相结合的指挥行车的新模式。文章对2015-2018年南疆线前百公里风监测小时数据及2014年11月至2015年10月调度实际指挥行车命令的历史数据进行分析,重点选择对行车指挥产生影响的数据,确定了4个行车区域内5个行车控制关键风速监测点,为准确预报行车区域内最大风速提供基点位置,确保风季铁路列车运行安全。

大风精细化预报及对动车安全影响

以2014-2017年新疆铁路强风区逐小时风速监测资料为基础,开展了基于EC细网格二次建模和上游指标站2种大风精细化预报方法研究,结合铁路部门、科研院所、气象部门联合在新疆开展的11次大风环境下动车组行车安全试验,建立起一套将大风精细化预报和大风环境下动车安全试验紧密结合的服务应用模式,该模式在兰新客专线大风条件下动车组行车安全试验的前期准备、进度安排、试验计划修订以及现场运行试验的全过程中起到了关键决策作用,也可满足行车调度和防灾应急指挥对气象信息的特殊需求。

基于环形周向多点差压法的风速风向测量研究

本文针对列车车载二维风速测量问题,提出了一种基于环形周向多点差压感知的二维风速风向测量方法.首先,基于圆柱绕流原理推导了圆柱表面压力分布极值点与风速、风向的理论关系模型,并通过风洞试验进行了样机模型验证,两者的风速相对误差不超过1.75%;同时,通过风洞试验对风速5~60 m/s、风向0~360°范围内的模型样机进行了验证,数据分析结果显示本文方法与风洞试验的风速测量相对误差不超过4%、风向误差不大于5°,本文提出的模型和方法适用于列车运行的恶劣服役环境,具有较好的理论意义和工程应用价值.