我国重载铁路技术规章管理现状及问题初探

随着重载铁路的发展,越来越多的铁路局集团公司管内开通运行了重载列车。由于重载铁路在技术设备和运营管理等方面的特点,既有普速铁路技术管理无法满足重载铁路的运用需求。相关铁路局集团公司在不同程度上制定了关于重载铁路的技术规章,但是国铁集团层级仍缺少关于重载铁路的基础性、系统性技术规章,基于国铁集团、铁路局集团公司层级的重载铁路技术管理现状,对重载铁路技术规章编制中可能遇到的若干关键技术管理问题进行了研究分析,为后续开展国铁集团层级重载铁路技术规章的制定具有一定的借鉴意义。

考虑边界滑移状态的液体动静压球轴承稳定性分析

液体动静压球轴承稳定性分析包括探究其动态特性及临界转速,其刚度和阻尼系数对轴承转子系统稳定性具有重要影响,而研究临界转速可有效避免轴承转子系统发生涡动失稳。考虑边界滑移条件,将小孔节流器进入油腔流量与封油边流出流量相等作为边界条件,求解出边界滑移状态下的Reynolds方程得到油腔压力和封油边压力;对边界滑移状态下瞬态Reynolds方程采用小扰动法推导出扰动压力偏微分方程,结合有限差分法和松弛迭代法求解方程得到边界滑移状态下液体动静压球轴承的刚度和阻尼系数,进而通过线性稳定性方法求解临界失稳转速,探讨滑移系数、供油压力、转子转速之于轴承动态特性的影响及临界转速之于滑移系数的变化规律。结果表明,滑移系数增大会导致4个刚度系数和交叉阻尼系数减小、直接阻尼增大;供油压力增大将导致8个动态特性系数均增大,转速增大将导致刚度增大及阻尼减小,且滑移效应的发生不影响上述规律;临界转速随滑移系数的增大而减小,系统稳定性降低。

滚动轴承打滑研究进展综述

随着航空航天、军工领域发展,对滚动轴承寿命和可靠性、精准度提出了更高要求。打滑作为一种滚动轴承工作中不可忽视的现象,影响着滚动轴承工作时的准确度和寿命。论文基于国内外学者对滚动轴承打滑问题研究,从滚动轴承打滑动力学建模、有限元仿真、轴承保持架转速测量方法三个方面对滚动轴承打滑研究进行总结。最后对滚动轴承打滑问题研究方向进行展望。

考虑摩擦块形状及轮轨蠕滑的列车制动黏滑振动行为分析

制动盘与摩擦块之间相互摩擦引起的黏滑振动直接影响高速列车制动系统的稳定性并威胁车辆安全运行.为探明摩擦块形状对高速列车制动系统黏滑振动的影响,本文中针对高速列车制动系统常用的五边形和六边形摩擦块,在相对低速条件下开展了盘-块黏滑振动试验,辨识了盘-块界面的Stribeck摩擦参数,揭示了摩擦块形状、摩擦系数和盘-块界面黏滑振动之间的关系.进一步,建立了考虑盘-块摩擦、轮-轨黏着及轮-盘扭转的高速列车制动系统动力学模型,并将辨识的Stribeck摩擦参数集成到该动力学模型中,构建了盘-块界面摩擦特征与制动系统动态响应之间的关联.基于此,研究了摩擦块形状对高速列车制动系统黏滑振动的影响.结果表明,摩擦块形状通过改变盘-块界面摩擦特征,影响制动系统的黏滑振动响应及稳定性.此外,相比五边形摩擦块,采用六边形摩擦块制动系统的黏滑振动强度更低.

基于轮轨黏着大滑移机理的防滑黏着利用控制策略研究

随着列车运行速度的提高,轮轨界面湿滑条件下存在制动黏着利用需求与黏着系数下降的矛盾,因此急需突破制动防滑及黏着利用关键技术瓶颈。在深入分析高速制动黏着-滑移特性规律以及黏着再上升影响因素的基础上,提出一种基于分层滑动速度判据的黏着大滑移机理的防滑黏着利用控制策略。该策略通过维持一定的滑动速度获得滑动能量进而改善轮轨黏着系数,并根据测量的轮轨接触点切向力和防滑阀下游的制动缸压力实时计算滑行过程的轮轨可用黏着系数判断轮轨黏着改善程度。在此基础上,进行基于1∶1高速轮轨关系试验台的不同黏着条件下的高速防滑模拟试验,结果表明:该控制策略可自适应地追踪不同轮轨黏着条件下(水、防冻液)的可用黏着,提高了防滑控制系统对铁路复杂运用环境和轮轨黏着特性的适应性。

打滑保护装置在煤矿架空乘人装置的应用研究

本文分析了目前架空乘人装置使用工况的现状,重点阐述了架空乘人装置打滑的原因及其危害,通过分析牵引力不足、驱动轮轮衬过度磨损、钢丝绳油污未处理和架空乘人装置超载运行等问题,设计了打滑保护装置。打滑保护装置通过对驱动轮速度和钢丝绳速度进行实时检测,当驱动轮速度会大于钢丝绳的速度时,判定为打滑,当出现打滑问题时及时处理以消除打滑现象。本文还介绍了打滑保护装置的硬件设计、软件设计和工作原理,并对打滑装置的具体安装进行了示意。打滑保护装置应用于架空乘人装置,能够有效地防护运行安全,具有安全性高、结构简单、安装方便、适用于大多数厂家的架空乘人装置等优点。

凝冰路段抗滑性能衰变规律及安全速度分析

我国南方山区路段在冬季易出现凝冰现象,导致路面附着系数急剧降低,车辆在凝冰路面行驶时极易出现轮胎打滑、横向失稳、制动距离显著增加,交通事故频发现象。为研究凝冰路段的抗滑性能,以贵州省G321线丹寨段为例,通过现场调研并采集该路段路面抗滑性能、行车速度等数据,通过指数衰减摩擦模型分析凝冰路面抗滑性能衰变规律,考虑路面抗滑衰变特性、超高、平曲线半径等因素对凝冰路段车辆侧向滑移机理进行了研究,并从车辆横向稳定性和停车视距两个方面分析凝冰道路安全行车速度。结果表明,凝冰路段的抗滑性能较一般路段降低约20%,安全行车速度降低至45 km/h左右,分析结果能够为凝冰路段行车安全管理提供理论依据。

Estimation of Vehicle Speed Based on Wheel Speeds from ASR System in Four-Wheel Drive Vehicles

Three major methods currently in the use of determining vehicle speed based on wheel speeds, the minimum wheel speed, minimum wheel speed corrected by slope method and the Kalman filter method, are analyzed, with merits and defects of each approach stated. Through simulations, the Kalman filter method based on minimum wheel speed shows improved accuracy, in addition to better adaptivity to vehicle reference speed. It also can be used to acceleration ship regulation （ASR） in part-time four-wheel drive vehicles.

混动履带式无人平台轨迹跟踪控制研究

为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层基于伪谱法的速度规划算法根据路面信息进行纵向速度规划,并将规划的速度作为目标车速下发给下层基于线性时变模型预测控制(LTV-MPC)的轨迹跟踪算法。基于LTV-MPC的算法通过建立预测模型和约束条件,二次规划求解出两侧电机的目标转速。通过Matlab/Simulink和RecurDyn的联合仿真以及实车验证了所提出的算法在不同地面条件下具有良好的轨迹效果。

多场耦合条件下充填料浆管输壁面滑移特性

为了探究多场耦合作用下高浓度充填料浆管道输送过程中的壁面滑移特性,基于流体动力学理论与非牛顿流体的基本原理对管内料浆流动过程进行分析,建立考虑温度场—化学场—料浆流场的多场耦合数值模型。并通过Comsol进行数值计算,分析初始温度、料浆浓度及管径对壁面滑移速度的影响规律。将模型计算结果与实验结果进行对比,误差小于10%,证明了模型的有效性与可靠性。结果表明:温度升高,加剧尾砂颗粒的布朗运动,促使“絮网”结构向着“液网”结构转换,浆体黏度变小,滑移速度增大;管径增大,浆体所受剪切作用力变小,滑移速度减小,当管径达到180 mm时浆体所受剪切作用力小于发生滑移的临界值,管道输送过程中不存在完整的滑移过程;料浆浓度越大,浆体发生滑移运动所需的临界剪切应力越大,同时料浆浓度较大时,其所形成的滑移层较厚,滑移速度偏大。

载荷、速率和滑移角对天然橡胶复合材料磨损行为的影响

使用LAT 100型磨耗试验机研究了载荷、速率和滑移角对天然橡胶复合材料的磨耗量和表面温度的影响,确定了磨损过程中能量损失与磨耗量、侧向力和磨损表面形貌的关系。结果表明,随着载荷、速率和滑移角的增加,天然橡胶复合材料的磨耗量均增大,表面温度均升高;滑移角对天然橡胶复合材料的磨耗量和表面温度的影响最大,速率对天然橡胶复合材料磨耗量的影响最小,载荷对天然橡胶复合材料表面温度的影响最小;摩擦力对天然橡胶复合材料磨耗量的影响远小于侧向力,天然橡胶复合材料的磨耗量与磨损过程中的能量损失呈指数关系,指数约为2;天然橡胶复合材料表面滑移区域的磨损最为严重,其面积由侧向力在接触区域的分布决定。

轮轨滑动对高速铁路扣件弹条振动特性的影响

针对高速铁路纵坡区段ω型扣件弹条的失效现象,采用复特征值法研究了轮轨滑动工况下车轮-钢轨-扣件系统有限元模型的稳定性。通过对比系统摩擦自激振动模态和扣件弹条结构模态,分析了弹条共振现象的发生。通过重新编译钢轨有限元模型节点坐标,模拟了高速铁路钢轨波磨的真实廓形,分析了钢轨波磨激励的强迫振动对弹条共振的影响。研究结果表明,当高速列车在纵坡区段牵引或制动时,轮轨间纵向蠕滑力易趋于饱和,可引起约603 Hz不稳定振动的发生。该振动不仅可以激发扣件弹条第3阶模态,还可导致钢轨波磨。当列车以300 km/h速度运行时,波磨激励的强迫振动也可导致弹条共振。轨下垫板静刚度、扣件预紧力对轮轨滑动引起的603 Hz不稳定振动发生趋势的影响较小。

基于区间极值的圆柱滚子轴承保持架打滑评价方法

针对变速工况下航空用圆柱滚子轴承保持架打滑率分析中轴承自身结构参数所导致误差的问题,通过理论分析提出将保持架与内圈实际转速之比作为保持架打滑率评价指标,并引入弱磁探测方法拾取航空轴承运行中内圈及保持架转速信息,通过短时傅里叶变换获取内圈及保持架转速的时频分布,基于区间极值方法提取时频平面局部能量极大值的频率信息,从而获取保持架随时间变化的打滑特性。

壁面滑移速度对滑动轴承性能的影响分析

滑动轴承是重要的发动机零部件,其性能直接影响发动机运行。通过CFD软件对滑动轴承内流场进行仿真模拟,研究壁面滑移速度对滑动轴承性能的影响。计算结果表明:相对于无滑移速度,当轴承偏心率变大时,壁面滑移速度对滑动轴承扭矩和承载力的影响也越大;当壁面滑移速度增加时,轴承的扭矩和承载力就会降低;壁面滑移速度对滑动轴承扭矩的影响要小于对滑动轴承承载力的影响。

双馈抽水蓄能机组无功调节极限能力研究

由于可变速双馈抽水蓄能机组(doubly-fed pumped storage unit, DFPSU)的运行不再受到静稳极限的限制,其吸收无功功率的进相能力相较于传统同步发电机来讲得到了增强,但整体调节能力又将受限于定子绕组温升、转子绕组温升和最大转子电压。本文采用了更有利于DFPSU功率分析的Γ型等效电路,将机组运行过程中的定转子功率、损耗功率重新组合分析,得出了限制机组运行功率极限的主要因素。根据理论推导和DFPSU机组实际参数首先画出了以定子电流和转子电流极限为边界的P-Q圆图,进而专门探究双馈电机最大转子电压极限在不同转差条件下的运行边界和无功调节极限,分析了转差率s和转子电压极限圆图之间的关系。最后通过在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型验证了DFPSU无功调节极限理论边界的正确性,根据某可变速抽水蓄能机组实际参数的仿真结果,发现当转差率较大时转子电压极限将会成为限制无功调节范围的关键因素。

一种附着系数-滑移率曲线的测定方法

汽车防抱死制动系统(ABS)依据附着系数-滑移率曲线对车辆轮速进行调节,使车辆达到最好的制动效果。但不同路面的附着系数-滑移率曲线不同,且附着系数的峰值和对应的最佳滑移率也不同。为便于车辆在不同路面均达到更好的ABS控制效果,文章提出一种附着系数-滑移率曲线的测定方法,可实时计算附着系数-滑移率曲线。

风沙环境下高速列车气动特性分析

基于SST k-ω湍流模型和Euler-Lagrange离散相模型,建立了风沙环境下高速列车空气动力学计算模型,研究了不同沙粒浓度、不同风速及不同车速条件下的列车空气动力学性能。计算结果表明:风沙环境下,列车头车迎风侧主要受正压力影响,背风侧主要受负压力影响,最大正压力区域由鼻尖逐渐向迎风侧偏移;由于横风的影响,随着沙粒浓度的增强,头车迎风侧沙粒质量浓度增大,背风侧沙粒质量浓度变化较小;对于固定的车速和风速,头车气动力系数随沙粒浓度的增强而增大,且与沙粒浓度近似呈线性关系;沙粒浓度固定时,头车气动力系数随风速的增大而增大,随着车速的提升,头车气动力系数反而下降;风沙环境下,头车侧力系数、头车侧滚力矩系数可近似拟合为沙粒浓度、侧偏角及合成风速的二次多项式;头车升力系数可近似拟合为沙粒浓度、侧偏角及合成风速的三次多项式。

高精度伺服系统低速问题研究

采用相平面法、代数分析法和李雅普诺夫稳定性定理得出了三阶系统克服低速滞滑爬行的判定定理 .通过该判定定理得到系统参数与低速滞滑爬行的关系 ,在满足常规稳定控制器参数选择范围的基础上 ,给出了为消除低速滞滑爬行 ,PID控制器参数还应满足的条件 .该判定定理简单实用 。

低噪声舰船尾管水润滑橡胶轴承材料的研究

水润滑尾管轴承材料的研制,具有重要的理论意义以及军事应用价值。为了研究新材料SPB-N的摩擦学性能,在尾管轴承试验台架SSB-100上进行了试块和轴承试验,利用扭矩转矩仪和BK加速度传感器测定了该材料在各工况条件下的摩擦系数和振动情况。结果表明:复合橡胶材料SPB-N的机械-物理性能达到了中国船标CB/T769-2008要求。该材料的摩擦学性能和低转速性能表现优异:在0.28Mpa比压下,转速为0.54m/s时其摩擦系数达到最小值;其产生粘-滑现象的临界转速为0.27m/s,且局部比压可达0.7MPa。这表明复合橡胶材料SPB-N是一种综合性能优异的水润滑轴承材料。

ABS／TCS／AYC中参考车速和滑移率算法研究

文中充分利用了稳定性控制系统中的各传感器信号,提出了ABS/TCS/AYC 3种工作模式下计算参考车速和滑移率的算法。ABS工作模式下,利用主缸压力传感器信号估算车辆减速度,提高参考车速计算精度;TCS工作模式下,提出了参考轮速的概念用于转向工况;AYC工作模式下,选择合适的车轮作为基准轮,利用横摆及转向盘转角信号分别计算各轮的参考轮速而求出滑移率。试验证明这种算法提高了3种工作模式下参考车速和滑移率的计算精度,避免了系统的误干预。