升力翼高速列车曲线通过时的轮轨黏着性能研究

建立考虑轮轨关系、升力翼及流场耦合特性等因素的车辆系统动力学模型,分析升力翼高速列车曲线通过时的运动姿态和轮轨接触特性响应,研究列车在曲线轨道运行的轮轨黏着性能,探讨轨道不平顺、曲线半径、运行速度及轮轨接触条件对轮轨黏着性能的影响。研究结果表明:气动升力通过改变列车运行动态响应和轮轨接触特性导致内、外侧轮轨垂向力和纵向蠕滑力重新分配,促使内侧轮更易失去黏着;气动升力和运行速度的增大均会劣化轮轨黏着性能,但曲线半径的增大将显著提升轮轨黏着水平;轨道不平顺削弱了轮轨黏着性能,干态、湿态、油态条件下的轮轨黏着性能依次恶化。列车牵引运行时,干态、湿态、油态条件下的轮轨均能满足牵引力安全限值要求,但制动运行时,湿态和油态条件下的轮轨均不能满足制动力安全限值要求。研究结果可为超高速列车的安全运行与节能设计提供技术支持。

中低速磁浮车辆悬浮故障工况动力学分析

为研究中低速磁浮车辆电磁铁失效失去悬浮力时的故障工况对磁浮车辆动力学性能的影响,建立三悬浮架中低速磁浮车辆动力学模型,对直线运行和曲线通过性能的各项动态指标进行仿真分析。结果表明:电磁铁失效故障对平稳性指标和导向间隙影响较小,对悬浮间隙、悬浮模块点头角和通过速度影响较大;发生电磁铁失效故障时,直线路段需要限速60 km/h运行,R100曲线路段需要限速38 km/h运行。

车轮多边形对高速车辆曲线轮轨动态作用及磨耗演变行为的影响研究

为研究车轮多边形磨损对高速车辆通过曲线时轮轨动态作用的影响,基于车辆—轨道耦合动力学理论,建立考虑轮对和构架柔性的刚柔耦合车辆—轨道动力学模型。以横向轮轨力响应为依据选取多边形阶次,制定考虑曲线运行工况的车轮多边形幅值限值,进一步分析曲线上的车轮多边形磨耗演变行为。结果表明:车轮多边形阶次对轮对横向振动存在一定程度的影响;过圆曲线路段时,多边形车轮的接触点横向位置会向名义滚动圆处靠近且对曲线外侧车轮的横向蠕滑力影响更为显著;过超高严重加剧了车轮多边形对曲线通过性能的影响;磨耗后期形成以初始阶次为主导的混合多边形圆周且对车辆动力学特性的影响加剧。

脉动横风载荷对高速列车曲线运行平稳性的影响

为探究脉动横风载荷对高速列车曲线通过平稳性和安全性影响问题,使用SIMPCAK建立了3编组列车动力学模型,利用MATLAB实现了脉动横风气动载荷的模拟,并加载到车体质心,计算得到列车在风载荷下的时域/频域响应。参考相关标准设置了线路参数,分析了加载曲线内外横风的影响、编组内车辆振动响应,并分析了不同外轨超高、不同曲线半径、不同风攻角、不同风速、不同车速等参数对车辆曲线安全通过的影响和相应限值。结果表明,脉动风容易激起3 Hz以下车体结构低频振动,“风-车”参数差异导致列车编组内动力响应差异,其中头车对风攻角α在60°~90°时对横风最敏感。曲线外轨欠超高时,车辆横向响应内侧风占主导,而过渡到过超高时横向响应外侧风占主导地位。曲线半径减小、风速及车速增长都会使得车辆安全性迅速变差。在车速200 km/h、风速12 m/s、风向角90°条件下,曲线安全半径为3800 m;在车速200 km/h、风向角90°、曲线半径为3200 m条件下,最大风速限值为25 m/s;在风向角90°、曲线半径为3200 m、风速12 m/s条件下,最大车速限值为300 km/h。

空气弹簧支撑控制模式对车辆曲线通过性能的影响

目前,我国的动车组CRH1、CRH2、CRH3和CRH5都采用了空气弹簧,其不仅起到支撑车体并隔振的作用,且可以维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度,但它们采用的空簧存在较大的差别,比如CRH3采用的是2点支撑控制,而其他动车采用的是4点支撑控制,且国内铁路提速车辆一般都采用四点支撑控制,与之相关的汽车较多采用3点支撑控制。多种控制方式的存在给人们带来很多困惑。通过建立能反映空簧系统变频特性的高速列车动力学模型,研究了空簧支撑方式在过超高工况下对高速列车曲线通过动力学性能的影响。研究表明:前三点支撑可以提高车辆的曲线通过性能,采用两点支撑的车辆要注意其抗侧倾性能的设计。

400 km/h高速铁路车辆曲线通过安全性能分析

文章基于CR400型动车组车辆结构参数和成渝中线线路设计参数,建立了考虑车辆牵引与制动特性的高速铁路车辆-线路耦合动力学模型,对400 km/h高速铁路车辆限速通过曲线时的动力学性能进行了分析。研究结果表明:(1)CR400型动车组在成渝中线正线区间上运行时,安全性指标均低于限值,适当的欠超高设计更有利于提升车辆曲线通过安全性;(2)车辆在成渝中线进出站区间运行时,运行速度对列车通过小半径曲线的安全性有显著影响,应对小半径曲线通过设置速度限制;(3)车辆惰行通过曲线可以明显降低部分安全性指标,改善动车组车辆曲线通过性能。研究结果可为成渝中线高速铁路线路规划设计提供理论参考。

迫导向机构对中低速磁浮车辆曲线通过性能的影响

为研究迫导向机构对中低速磁浮车辆的影响,建立了精细化的四模块、五模块中低速磁浮车辆动力学模型。对比分析了四模块、五模块中低速磁浮车辆通过曲线线路时有、无迫导向机构的动态响应差异,以及迫导向机构在不同未平衡加速度下的作用机制。结果表明,当未平衡加速度较大时,迫导向机构发挥导向作用;反之,迫导向机构发挥抗导向反作用。抗导向时,四模块中低速磁浮车辆迫导向机构转臂受力较大时,可采取中间移动滑台拆分的方式降低受力。在横风等强激扰下,迫导向机构对中低速磁浮车辆曲线通过性能具有积极意义。

斜巷上车场液压弯道操车机的研究与应用

文章介绍了协庄煤矿斜巷上车场研究应用液压弯道操车机,实现过弯道和道岔操车,解决提升运输生产中存在安全隐患。主要包括:液压弯道操车机的结构特点、工作原理和现场应用。

基于制动距离表的高速铁路ATP常用制动曲线研究

常用制动曲线作为自动防护系统(ATP)的重要组成部分,对于保证列车运行安全和提高运输效率具有重要意义。首先根据受力分析和动力学公式,通过基于时间步长的逆推方法建立常用制动曲线理论计算模型。但实际应用中,受计算能力限制,车载系统在计算ATP常用制动曲线时,需要对繁琐的理论计算模型进行简化。据此,基于制动距离表从目标停车点进行查表迭代计算,从而建立基于制动距离表的ATP常用制动曲线计算模型。以郑州—武汉高铁线路许昌东站为例,应用Matlab平台对本文模型和理论计算模型进行求解。案例结果表明,本文模型比理论计算模型的计算时分减少77. 98%,安全余量波动稳定在8%左右,通过能力损失较小,在保证较小的安全余量波动的同时,兼顾运输效率和运行安全,有较好实用性。

基于抗蛇行减振器动态模型的高速列车曲线通过性能研究

为解决传统油压减振器模型不能反映其动态特性对高速列车动力学性能影响的问题,运用Simulink仿真软件建立了一种包含压力缸、常通孔、储油缸、回油阀、卸荷阀的抗蛇行减振器动态模型。结合动力学仿真软件SIMPACK,分析了时速350 km/h动车组曲线通过性能。结果表明:相比传统分段线性模型,采用抗蛇行减振器动态模型计算的阻尼力涵盖了黏性阻尼力和油液被压缩产生的回复力,仿真计算的示功图与试验结果吻合良好,能够准确描述抗蛇行减振器动态行为过程。动力学联合仿真结果表明:增大曲线外轨超高度和曲线半径均能有效提高列车在曲线上的蛇行失稳临界速度;列车运行速度一旦超过曲线路段所对应的临界速度,其脱轨系数、倾覆系数和磨耗指数均会急剧增大,严重影响行车安全;时速350 km/h动车组的蛇行失稳临界速度在半径分别为3 000、5 000、7 000 m的曲线上分别为220~260 km/h、280~340 km/h、335~400 km/h。

京九/沪九空调硬卧车及发电车通过小半径曲线试验

京九／沪九空调硬卧车及发电车以四种编组方式、四种连挂状态进行了通过小半径曲线试验。试验结果表明，均能安全通过小半径曲线。

货车低速通过小半径曲线动力学性能试验分析

根据提速货车和既有装转8A型转向架的非提速货车低速通过小半径曲线以及12#道岔侧线时的动力学性能测试数据,分析货车低速通过小半径曲线、道岔侧线的动力学性能。结果表明:在正常技术状态下,装用转K2、转K4、转K5、转K6型转向架的提速货车和既有装用转8A型转向架的非提速货车在低速通过小半径曲线和道岔侧线时,货车的动力学性能基本满足要求,货车低速通过小半径曲线有安全保障;对于提速货车,在通过小半径曲线并在出曲线时,由于外轨超高降低、外侧轮减载,从而增加了对车辆安全的不利影响,因此,应严格控制提速货车运行速度在线路规定的允许速度范围内。分析货车通过小半径曲线时每个车轮的轮轨力变化特征可知,提速货车在重车时比空车时的轮轨力增减缓和,更有利于货车通过曲线的安全性;非提速货车在进出曲线时,由于车体的重量通过心盘近似平均地分配到左右侧架上,使得其轮轨力的增减较小且垂向力无明显增减。

磁流变耦合轮对车辆的超高速曲线通过性能

为了探讨磁流变耦合轮对车辆的动力学性能和超高速运行的可行性,基于磁流变双粘度本构关系,建立了具有抗蛇行运动减振器的磁流变耦合轮对整车曲线通过模型.研究表明:当磁流变屈服应力较小时,车辆具有较高的临界速度,但车轮和钢轨在曲线上易出现两点接触;在确定的车辆悬挂参数、合适的磁流变屈服应力和抗蛇行运动阻尼的条件下,抗蛇行减振器磁流变耦合轮对车辆具有较好的超高速曲线通过性能.

高速列车曲线通过迭代学习半主动控制研究

高速列车通过曲线时,车辆动力学性能恶化。为改善高速列车通过不同曲线的动力学性能,研究了抗蛇形减振器半主动控制对高速列车曲线通过时动力学性能的影响。根据列车运行具有重复性等特点,结合大数据,设计了PD型迭代学习控制算法,并进行控制算法和多体动力学软件的半主动控制仿真,将结果与无控制的仿真结果进行对比。结果显示:经过10次迭代控制后,列车过曲线时的平稳性指标、脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力指标都有所改善。

桥梁柔性对中低速磁浮车辆平曲线通过的影响

为研究桥梁柔性对中低速磁浮车辆在曲线半径为70.0 m的平曲线上运行时的动态响应影响,对通过柔性桥梁和刚性轨道时的车辆动态响应开展了对比分析.首先,建立了122个自由度的车辆空间动力学模型,模型中考虑了具有主动悬浮与被动导向特性的二维磁轨关系;其次,利用三维铁木辛柯梁参数化建模方法,建立了由柔性桥梁组成的平曲线有限元模型;最后,通过悬浮力的联系形成了车辆-曲线桥梁系统刚柔耦合动力学模型.研究结果表明:17.0 m跨径的圆曲线桥梁的自振特性和动位移响应满足相关标准要求;与车辆通过刚性轨道相比,柔性桥梁作用下的车辆系统动态响应更为剧烈,这种差异在车辆系统的横向动态响应上体现明显,而悬浮间隙和车体垂向加速度的响应差异较小,考虑刚性轨道时将高估车辆的曲线通过能力;柔性桥梁和刚性轨道两种模型计算得到的电磁铁最大横向位移不超过6.0 mm,悬浮间隙可在额定值的±4.0 mm内波动,表明在开展对比计算的工况下车辆具有良好的曲线通过性能.

跨坐式单轨运营线路曲线段提高车辆通过速度研究

根据跨坐式单轨的特点,结合日本跨坐式轨道交通的提速经验,通过比选,确定采取提高曲线通过速度的方案。对该方案的实现方式(包括提高欠超高的取值范围、调整曲线段的信号闭塞分区及对列车提速通过曲线处轨道梁受力的计算)进行了分析,同时给出了方案的实施评估和试验论证。

轮对不对称磨耗对车辆动力学性能的影响

高速列车服役过程中,轮对的不对称磨耗对车辆的动力学性能有重要影响。文中采用多体动力学方法,建立车体动力学模型,通过仿真计算研究了轮对不对称磨耗对车辆动力学指标的影响,得出如下结论:随着轮径差的增大,车辆的稳定性、平稳性及曲线通过性能等都有不同程度的下降。因此,高速列车服役过程中应加强轮对状态检测,以保证列车运营的安全性。

基于LabVIEW 的CRH3C 型列车曲线通过安全性分析

以CRH3C型高速动车组为研究对象,参照其实际设计参数和构造特征,运用ADAMS软件搭建整体为14个自由度的车体模型。采用轮轨垂向力与横向力及倾覆系数等运行安全性评价指标,结合车辆动力学仿真数据对列车运行安全性进行了综合分析与对照验证;最后创新性地通过LabVIEW软件进行程序编辑,对车辆通过双“S形”等多类型曲线的能力进行计算与校核,得到了车辆通过曲线的独特算法,并且该算法可以适用于任何型号的高铁列车通过曲线的理论计算,为今后展开该方面的研究提供了数据参考和理论依据。

京张高铁八达岭站道岔对向布置夹直线长度分析

为了节省工程投资,优化正线上道岔对向布置夹直线长度,在对车站运输组织中第三方向引入及立折车等不同作业分析的基础上,对现有道岔结构及不同线间距对应的渡线上直线长度进行分析,当列车同时侧向通过两组道岔时,速度及相关动力特性受渡线上直线长度的影响。提出了对向布置的道岔间夹直线长度应与正线间渡线上直线长度相匹配,对向道岔间夹直线长度宜采用25 m的建议,并结合京张高铁八达岭长城站进行工程验证。研究表明,在空间受限的困难车站,可结合接发车作业、区间走向、引入车站线路建设方案进行综合分析,以确定对向布置道岔间夹直线长度。

浅析提高侧向过岔速度的措施

分析了影响侧向过岔速度因素,提出了提高侧向过岔速度的措施:改善道岔几何形状,改进道岔结构及材质,采用大号道岔等。