新型有轨电车扣件系统设计及性能

针对国内有轨电车无枕式扣件调高量不足、共享路权地段扣件强度尚待加强等问题,提出了一种新型有轨电车扣件系统,并对该扣件进行了有限元分析和室内试验。该扣件系统为弹性不分开式有挡肩扣件,其中基板和调高座采用玻纤增强聚酰胺材料注塑成型,在保证承载力的前提下提高了基板和调高座的防腐蚀性和绝缘减振性;其余零部件为国铁标准件或地铁通用件。该扣件垂向调整量为0~+20 mm,轨距调整量为-12~+8 mm,调整极差为1 mm。计算和试验结果表明:本文研发的新型有轨电车扣件系统关键零部件受力和变形满足要求,结构可靠;300万次荷载循环后各零部件无损伤,无失效;能满足有轨电车对扣件系统调整量、强度和可靠性的要求,性能稳定,维修养护方便。将该扣件系统应用于实际工程,通车运营三年,服役状态良好。

小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路研究

为研究小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路的力学特性,根据梁轨纵向和横向相互作用原理,采用有限元法建立三维曲线简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路模型,详细分析了钢轨温度、曲线半径、高分子材料纵向阻力和横向刚度对钢轨和桥梁纵、横向受力和变形的影响规律。结果表明:(1)钢轨温度的增加会显著加剧伸缩工况中梁轨横向相互作用,故在进行小半径曲线桥上无缝线路设计时,需要考虑钢轨温度对桥墩横向受力的影响;(2)随着曲线半径的增加,钢轨伸缩力和梁轨纵向相对位移逐渐增加,梁轨横向相对位移和桥梁墩台横向受力则呈现整体减小的变化趋势;(3)当曲线半径大于300 m时,梁轨纵、横向相互作用与直线模型的计算结果逐渐趋于一致;(4)降低高分子材料纵向阻力可以显著减小桥梁墩台纵向和横向受力,对无缝线路力学特性而言,高分子材料横向刚度不是一个十分敏感的参数;(5)曲线半径对伸缩工况和断轨工况的影响较为显著,而对挠曲工况和制动工况的影响相对较小;(6)采用直线模型的计算结果进行钢轨强度和断缝值检算是偏安全的,但在检算小半径曲线地段桥梁墩台横向受力时需要采用曲线模型。

有轨电车嵌入式轨道路基不均匀沉降限值研究

为确定有轨电车嵌入式轨道路基不均匀沉降的具体限值,根据多刚体动力学和有限单元法,建立考虑路基不均匀沉降的有轨电车车辆-嵌入式轨道-路基耦合动力学模型。详细分析在自重荷载作用下路基沉降幅值和波长对嵌入式轨道几何形态的影响规律,识别出对车辆和轨道结构动力响应较为敏感的路基沉降波长,并基于轨道板疲劳寿命得到路基不均匀沉降限值。研究结果表明:(1)在自重荷载作用下,余弦形路基不均匀沉降区域内钢轨的跟随性变形曲线也呈现为类余弦形,与普通扣件离散支承式无砟轨道的钢轨变形曲线基本相同;(2)随着沉降波长增加,车体垂向加速度和嵌入式轨道结构的动力响应均呈现先增加后减小的变化趋势;当路基沉降波长取10 m时,车体垂向加速度、钢轨动位移、轨道板动位移和轨道板弯曲应力都取得最大值,从而说明敏感路基沉降波长为10 m;(3)为保证有轨电车嵌入式轨道的60年服役年限,建议严格控制波长10 m以下的路基不均匀沉降,波长为20 m路基不均匀沉降对应的沉降幅值不应大于24 mm。

城轨电车的多维度行驶工况构建

为准确反映城轨电车的瞬时行驶特征,提出一种基于多维度状态空间的工况构建方法。首先,参考电动汽车领域的标准测试规程以及结合城轨电车的短行程行驶特征组建样本数据库,提取出特征参数中反映行驶特征累计贡献率最高的参数以进行降维,并按照得分矩阵的参数风格划分短行程类型;其次,以贡献率最高的三个样本参数作为输入,构建电车运行状态多维度状态转移概率矩阵,采用累积泊松分布函数与蒙特卡洛采样相结合的方法生成随机数确定下一时刻状态,以获取实时工况;最后,对不同维度下构建的工况进行对比分析。结果表明,三维状态空间下构建的各特征参数相对样本平均值的偏差和运行速度瞬态误差最低;速度和需求功率历程对运行场景的时空相关性和鲁棒性最强;电车续驶里程相较于传统一维和改进二维方法分别提升了93.5%和23.9%;验证了提升马尔科夫链维度对推演城轨电车实际工况的有效性和优越性。

基于改进型等效氢耗的车用燃料电池混合动力系统能量管理方法研究

[目的]等效氢耗作为一种针对燃料经济性优化的方法,其在储能系统荷电状态跟随方面表现欠佳,故需对其进行改进以实现区间荷电状态的动态平衡。[方法]在传统等效氢耗算法基础上,对系统的氢耗函数进行了优化;通过加入电压平衡系数,以确保超级电容在车辆运行过程中不会出现过充或过放的情况,进而通过极小值求解,实现了对系统功率的实时分配。[结果及结论]基于数轨电车的运行数据,对所提出的方法在半实物仿真平台上进行了验证。实验结果表明,所提出的改进型等效氢耗算法能够实现复杂工况下的混合动力系统能量分配,所加入的电压平衡系数能够保证车辆区间末端超级电容的电压在合理的区间内。

有轨电车扣件式无砟轨道60R2槽型钢轨与60 kg/m钢轨抗倾覆特性仿真研究

[目的]为了给有轨电车不同地段的钢轨、扣件的选型和设计提供理论支撑,须研究扣件式无砟轨道60R2槽型钢轨与60 kg/m钢轨的抗倾覆特性,并分析影响两者抗倾覆特性的因素。[方法]利用有限单元法建立了60R2槽型轨和60 kg/m钢轨分析简化模型。分析了不同轨下垫板垂向刚度、扣件横向刚度、扣件间距以及弹条松弛2 mm和5mm对钢轨横移、弹条竖向位移、扣件承受横向力及钢轨与垫板接触长度的影响。[结果及结论]仿真研究表明:60 kg/m钢轨扭转刚度约为60R2槽型轨的1.73倍,60 kg/m钢轨竖向力偏心距比60R2槽型轨大,同等工况下,60R2槽型轨横移和弹条竖向位移大于60 kg/m钢轨,但扣件承受横向力60R2槽型轨小于60 kg/m钢轨。轨下垫板刚度越小,扣件间距越大,钢轨横移和外侧弹条竖向位移越大。小半径横向力较大地段,应适当提高轨下垫板刚度,加密扣件间距,并应适当提高弹条疲劳试验振幅。扣件承受横向力的影响因素主要有钢轨轨型、横向刚度、扣件间距,而轨下垫板刚度对其影响较小。弹条松弛2 mm和5 mm在本计算工况下,钢轨横移变化较小,对于小半径地段不易检查的有轨电车埋入式轨道,应定期翻挖检查并拧紧螺栓,以保持弹条规定的离缝值。

现代有轨电车小曲线段钢轨磨耗特性分析

现代有轨电车线路条件受道路条件影响,小曲线路段较多,且交叉口平交段同社会车辆混行,因而轮轨磨耗现象严重。为了提升有轨电车钢轨寿命,减少运营阶段钢轨维修频率,通过现场调查、比较分析、仪器测试等手段,分析已运营有轨电车线路钢轨非正常磨耗的现状、分布规律以及典型磨耗区段的线路特征。实测过程中发现,部分轨道内外股钢轨踏面已偏离原始廓形,依靠外股的刚性导向作用,过大的横向作用力导致曲线外股侧磨严重。半径400 m以下的小曲线段钢轨主要磨耗类型为有规律的波浪形磨耗,属于典型的“响应型”波磨,符合有轨电车轻载运行的特点。

智轨电车虚拟联挂运行安全防护技术研究

为兼顾智轨电车虚拟联挂编组行车的高效性与安全性,文章分析了汽车CACC与列车虚拟联挂跟车间距的控制方法,从智轨电车安全制动模型出发,考虑了车辆牵引/制动特性、车车通信延迟、控制器响应时间、测速相对误差等因素,详细推导出了联挂编组安全行车速度与最小安全追踪间距的数学模型;结合典型参数进行了定量仿真计算与分析,得出了运行安全防护的关键数据与优化措施,实现了联挂编组在0~60 km/h速度范围内跟车间距均可保证在10 m以下,能有效防止社会车辆加塞,在保障编组运行安全性的前提下进一步提升了线路运能,为智轨电车虚拟联挂的工程化系统设计与安全运行控制提供了坚实可靠的理论依据。

现代有轨电车轮轨导向尺寸匹配分析

现代有轨电车大多使用槽型钢轨,轮轨间隙与轮背间隙受轨距和轮对内侧距等因素的影响。参考德国BOStrab规范,以上海松江有轨电车为例,进行现代有轨电车轮轨导向尺寸匹配分析,并对轨距及轮对内侧距提出优化建议。

智轨电车虚拟联挂系统架构与控制技术研究

潮汐客流、瞬时大客流和共线运行等场景要求智轨电车增加编组以提升载客量,然而传统机械式物理编组操作繁琐、无法灵活调节。为此,文章提出一种基于车辆安全制动模型并考虑多控制目标的智轨虚拟联挂系统架构,研究其安全制动模型与协同控制模型,并通过设计协同规划目标函数与约束条件,实时计算出跟随车保持最小安全间距条件下的速度、加速度和牵引/制动力百分比。仿真及实车试验结果显示,当智轨虚拟编组运行车速达45 km/h时,编组车辆间距小于5 m、到站时间差小于3 s、前后车停车时间差小于0.5 s以及跟随车冲击率不超过0.4 m/s^(3),牵引与制动工况切换平稳,能有效实现编组准时、精准、舒适和节能运行。该技术为后续智轨虚拟联挂编组批量应用奠定了坚实的基础。

现代有轨电车小半径曲线轮轨关系改善及噪声控制

以某市有轨电车项目为依托,研究分析典型小半径曲线的轮轨噪声特性和发生机理,通过钢轨打磨改善轮轨关系;研究弹性车轮、轮缘润滑、轨道润滑轮轨曲线对于噪声控制的影响规律。研究表明列车通过曲线半径时,弹性车轮产生的轮轨噪声明显低于传统车轮;轮缘润滑可在有轨电车小半径曲线地段广泛使用;通过测试发现在轮轨之间加入轨顶摩擦改进剂,可使摩擦系数控制在恒定合理范围内,从而降低轮轨间蠕变,有效降低噪声。

智轨电车激光雷达多任务鸟瞰图感知算法研究

智轨电车在城市复杂道路场景下的安全运行离不开车载感知系统的支持,相较激光雷达感知,视觉感知算法存在距离检测精度不够、对环境光照敏感的短板。基于此,文章从智轨电车运行场景和感知方案部署成本出发,提出了一种基于激光雷达的多任务鸟瞰图(bird's-eye-view,BEV)感知算法。该算法采用深度学习的方法,将点云目标检测和语义分割两个任务统一到一个多任务网络中,相较独立部署两个网络的方法,其不仅节省了计算开销,还能提升网络检测分割性能。此外,该多任务网络采用基于BEV的点云编码方式,将从点云提取的特征通过映射转换到BEV空间,再通过特征金字塔进行多尺度的特征融合,最后分别通过检测模块和分割模块获取对应预测结果。测试结果表明,该算法的3D检测平均准确率达到0.925,分割准确率达到0.984,部署后单帧点云检测分割推理时间约为60ms,能够满足智轨电车实时准确感知周围障碍物和环境的要求。

关于低运量轨道交通敷设方式的研究

根据不同低运量轨道交通自身结构差异性,采取不同的路权方式,分析不同制式轨道交通敷设方式适应性。同时,研究了城市规划、工程实施条件、交通影响、运营安全、环境与景观、服务水平等因素对敷设方式的影响。基于轨道交通车辆制式最新研发情况、低运量轨道交通分类标准,选取有轨电车系统、导轨式胶轮系统作为A市市区低运量轨道交通建设规划(L1线)的可选制式,对比分析得出推荐车辆制式及敷设方案。

有轨电车桥上无缝线路力学特性研究

为研究有轨电车桥上无缝线路的力学特性,以某实际工程为例,建立轨道-桥梁一体化的有限元模型。对不同工况下的梁轨互相作用进行全面的计算分析。最后,系统性地分析温度、轨道、桥梁参数变化对梁轨互相作用的影响。研究结果表明,有轨电车桥上无缝线路的设计应考虑梁轨互相作用。梁轨互相作用受到桥梁温度变化、线路纵向阻力等因素影响,困难条件下可采用小阻力扣件以减小钢轨附加力。此外,通过改变桥梁支座布置来缩短温度跨度、设置钢轨伸缩调节器均能起到改善有轨电车桥上无缝线路钢轨附加力的内力分布。

丽江市有轨电车1号线行车方向调整研究

丽江有轨电车1号线设计阶段按照城市轨道交通标准采用右侧行车制,此方案一定程度上阻挡了上行列车(游客集散中心-玉龙雪山)乘客远眺雪山的视线,降低了乘客的乘坐体验与观感体验。为充分发挥旅游轨道交通观光特性,在分析行车方向调整必要性的基础上,采用仿真验证的方法,对丽江市有轨电车1号线从车型编组、运行交路、行车配线、建筑方案、设备系统等方面,进行左侧行车可行性研究,结果表明1号线采用左侧行车涉及的调整方案均具有一定的可操作性,但需对全线的配线方案及信号系统进行改造,改造费用约为1358万元,采用平行施工工期约2个月。由于1号线存在旅游淡旺季,可在淡季停运,进行改造调整,最大程度激发丽江市有轨电车1号线对景观的带动作用。

现代有轨电车6 号单开新型道岔设计

为满足现代有轨电车正线道岔的实际需求,提出一种新型的有轨电车60R2槽型钢轨6号单开道岔结构,通过科学设计与理论检算方法分析6号单开新型道岔的平面线型、转辙器结构及辙叉及护轨结构的可靠性、安全性和养护维修的方便性。研究结果表明:在道岔转辙器设计时,引入“直+曲”组合尖轨线型和采用弹性可弯结构可消除跟端活接头结构的调道病害和道岔的不平顺性;采用合金钢尖轨的跟端固定结构能很好的限制尖轨水平、垂直、纵向等运动;采用上下层焊接的深浅槽式合金钢组合辙叉结构,能延长辙叉服役寿命,提高现代有轨电车侧向通过交叉渡线的安全性。

基于旅游轨道交通的高地板有轨电车最小曲线半径及限速研究

高地板有轨电车在我国旅游轨道交通领域尚无运营线路,相关研究较少。与低地板有轨电车相比,高地板有轨电车可在车底装备大功率电机,同时在车顶布置全景天窗,以提高旅游观光体验,满足山地景区对列车爬坡能力的需求。结合旅游轨道交通特点,针对高地板有轨电车最小曲线半径与小半径地段的限速进行分析,提出高地板有轨电车在不同运行速度下最小曲线半径的具体建议值,以及曲线速度限制值计算方法。研究结果表明:当高地板有轨电车运行速度为70 km/h时,最小曲线半径可取350 m;当高地板有轨电车运行速度为60 km/h时,最小曲线半径可取250 m;当受地形限制时,线路可按V=3.917√R计算小半径地段的曲线限速值。研究成果已应用于云南丽江玉龙雪山旅游轨道交通项目,可为其他类似工程提供参考。

氢能源有轨电车地下车站的设计探索

以佛山市南海区有轨电车里水示范段工程地下车站为例,分析氢能源有轨电车地下车站的设计方法。从常规设计方面,阐明了氢能源有轨电车地下车站的平面布置、空间布局、造型设计及过轨方式。通过对氢能源特性的分析,提出了氢能源有轨电车地下车站的通风设计、氢气探测、消防疏散和火灾报警等方面的防爆及消防特殊设计。

低运量城市轨道交通发展研判及建议

近年来中国低运量城市轨道交通系统呈现快速发展的态势。首先,梳理了低运量城市轨道交通的主要制式和发展概况,包括有轨电车、APM、云巴和智轨。其次,从总体发展、功能定位、运行环境、运营效果、技术制式、财政补贴角度对低运量城市轨道交通发展状况进行了全面审视评估。研究发现,低运量城市轨道交通系统在审批方面缺乏引导和管控,造成投资效益过低的问题;各城市选取的制式类型过多,难以形成规模化效益降低建设成本;多数项目客流规模较低,难以收获大众认可。最后,针对现状发展问题提出建议:明晰国内城市交通发展阶段,客观论证低运量城市轨道交通的功能定位;避免一味追求多样制式,着力提升公共交通出行效率;审慎研究系统投资效益,从严审批相关建设项目。

智轨电车金属部件电偶腐蚀及防护研究

智轨电车金属部件的腐蚀,会严重影响其性能和寿命。该文主要介绍了电偶腐蚀的基本原理及影响因素,分析了智轨电车上的电偶腐蚀对,从电偶腐蚀的影响因素及已有的电偶腐蚀防护措施出发,提出了从优化结构、异种金属表面处理、优化搭铁组件、避免安装支架与紧固件的异种金属选择等措施,为智轨电车金属结构件的设计提供参考,从而从总体上提升智轨电车的防腐蚀性能。