基于轮轨驱动的新型桥梁转体装置力学性能研究

转体施工在跨越既有线路的桥梁建设中得到广泛应用,针对传统桥梁转体装置存在的控制性不强、转速不均、转角超限等工程难题,以合肥市文忠路上跨合肥东站立交桥为载体,从转体施工的转动设备与转动能力入手,提出了基于轮轨系统驱动的新型桥梁转体施工装置,增强了桥梁转体施工的精确性和可操作性;为验证装置的可行性和可靠性,通过精细化有限元模拟,探究装置在不同齿轮摩擦因数、球铰静摩擦系数以及齿轮宽度下的受力性能。通过对上述影响因素的分析结果表明,球铰静摩擦系数对齿轮及球铰受力性能的影响最显著;齿轮宽度对小齿轮系统峰值应力降低的贡献率,随着宽度的增长而逐渐降低;齿轮摩擦因数对轮轨系统的受力影响较小。所提出的新型转体装置能够安全、可靠地用于桥梁转体施工,为实现桥梁结构的精确化转体施工提供了重要的技术支撑。

车轮磨耗影响下驱动系统对轮轨动态特性的影响研究

作为轨道车辆常见的车轮损伤类型,车轮异常磨耗对列车安全运营形成巨大挑战,严重影响轨道交通高质量发展,同时,其形成机理及关键影响因素也长期困扰着铁路科研人员。作为轨道车辆传递牵引动力的关键装置,驱动及传动系统作为激励源和激励传递路径参与整车耦合振动,特别是扭转振动,显著影响着轮轨动态相互作用,而在车轮磨耗研究中却是常被忽略的因素。本文基于模态叠加法和多体动力学理论,在考虑柔性车轮的基础上,分别建立考虑驱动与传动系统和不考虑驱动与传动系统的刚柔耦合车辆动力学模型,通过FaStrip与USFD相结合建立的磨耗模型,分析在车轮磨耗影响下驱动与传动系统对轮轨动态接触特性的影响。研究结果表明,驱动及传动系统对车轮磨耗的发展起到了明显的促进作用,从而对轮轨接触动态响应的影响显著,特别是考虑驱动及传动系统后,柔性车轮齿轮一节径模态伴随轮对横向弯曲容易被激发,对轮轨横向蠕滑率影响远远大于对纵向蠕滑率和自旋蠕滑率的影响。因此,在进行车轮磨耗机理分析及激励计算时应考虑驱动及传动系统的影响。

基于固体声检测的列车接近报警系统设计

分析了列车运行时轮轨激励声及在钢轨中传播的“波导效应”,进行了现场钢轨中固体声信号随列车接近时变化的远点测量,利用改进的协方差算法分析了该固体声功率谱密度,得到列车接近时固体声信号变化特点,设计了一种预报列车接近的报警系统。

混合式壁面移动机器人横向移动机构及运动分析

针对结构较复杂的椭球形壁面,提出了由两类不同移动机构组成的混合式壁面移动机器人,一类为框架移动式,实现沿壁面经线(纵向)的攀爬运动;另一类为浮动的轮轨驱动式,实现沿壁面纬线(横向)的运动,二者相互独立。重点介绍了轮轨式横向移动机构,分析了它的工作原理,根据工作环境的几何特征并结合D-H法,对复杂约束环境下,机器人的横向运动进行了运动学分析,并进行了样机实验,结果表明通过控制两个驱动轮的角速度可以控制机器人横向运动的速度和姿态。

交流传动城轨动车轮径允差问题的探讨

由于异步牵引电机力矩的硬特性 ,轮径的细小差别对于由同一台逆变器供电的并联电机负荷分配影响极大。负载分配不均会使个别电机严重过载 ,轻则温升过高 ,重则超过粘着极限发生空转或滑行。因此对动车的轮径差必须有严格要求。本文通过对交流传动城轨动车轮径差值的分析 。

轮轨黏着下计及齿轮啮合特性的机车驱动系统主共振

针对机车驱动系统的振动问题,考虑了内部齿轮啮合的静传递误差、时变啮合刚度和齿侧间隙,建立了内部齿轮啮合动态激励和外部轮轨黏着力激励共同作用下机车驱动系统的动力学模型及方程,采用多尺度法进行求解,获得了系统主共振的频率响应方程,并开展实例研究,仿真分析了系统参数变化对频率响应曲线的影响以及轮轨黏着力变化对驱动系统主共振响应的影响。研究结果表明:轮轨黏着力的动态变化值会影响系统主共振发生的频率和幅值;系统的非线性特性使得主共振的频响曲线产生多值情况,误差速度项激励的系数F_3、误差谐波项的幅值e_r、一次谐波刚度的比值k_(e1)的减小或系统阻尼的增大有利于减小多值区域的产生,同时,F_3、e_r、k_(e1)的减小对振幅有一定的抑制作用。此外,主共振时(不计齿轮啮合阻尼),在无量纲时间[2 000~2 500]范围内,当静平衡位置处蠕滑率s_0=0.012,考虑轮轨黏着力的动态变化时位移的最大值较轮轨黏着力为恒值时减小了约35.35%;当s_0=0.035,考虑轮轨黏着力的动态变化时位移的最大值较轮轨黏着力为恒值时增大了约115.55%;且两种情况下,考虑轮轨黏着力的动态变化与否对系统振动的相轨迹和频谱图具有较大影响。

盘式永磁同步电机直接驱动独立车轮及导向控制技术

为解决低地板轻轨车辆所用传统电机体积大、能效低等问题,提出架悬盘式永磁同步电机(PMSM)解决方案。PMSM通过弹性万向节直接驱动低地板轻轨车辆的独立车轮;以滑模观测器获得的PMSM转子位置角和角速度的估计值作为控制依据,实现无位置传感器的PMSM矢量控制;转向架同一侧的2个电机采用偏差耦合控制,以保持纵向转速同步;对左右两侧的电机,根据反馈的其转速差估计值进行控制,以保证车辆在直线上行驶时左右车轮同步,在曲线上行驶时左右车轮转速差合理。根据采用独立车轮的低地板轻轨车辆动力学方程,运用MATLAB/Simulink软件建模对该方案进行仿真验证。结果表明:采用该方案的车辆在直线上行驶时左右车轮同步,而且具有恢复自导向的能力;在曲线上行驶时通过控制左右车轮的转速差,能够使轮对几乎沿轨道中心线运行,横移量小于1mm,冲角接近于0,且因导向控制而消耗的电机功率不超过250W。

100%低地板轻轨车辆驱动装置应用分析

介绍了100%低地板轻轨车辆转向架驱动装置的布置需求,分析了三种驱动装置的结构特点,并对驱动装置的应用进行了讨论。

考虑驱动系统的高速列车动力学分析

高速列车依靠多组驱动系统的持续运行维持其高速运行,带驱动系统的车辆会表现出不同的动力学特性。在牵引工况下,驱动系统的轮轨粘着特性曲线表现出先升后降的趋势。采用Polach轮轨接触算法,首先建立单轮对驱动系统模型,定性分析了驱动系统的扭转振动特性。然后建立带驱动系统的整车动力学模型,将仿真结果与实验数据对比,验证建立模型的正确性。研究结果表明:在牵引工况下,纵向蠕滑率为负;制动工况下,纵向蠕滑率为正;横向蠕滑率也有一定程度的波动;在牵引和制动工况下磨耗功相比匀速时增大,制动工况比牵引工况增大40%。考虑驱动系统模型转向架其蛇形运动频率低于未考虑驱动系统模型,稳定性有所提高;由于驱动系统的振动引起轮轨系统的振动响应波动,采用考虑驱动装置的车辆模型安全性指标相比未考虑驱动系统模型均有所增大,两种模型平稳性指标两个模型区别不大。

钢轨打磨车磨头数量及驱动方式分析

介绍了钢轨打磨车的磨削系统,并重点进行了磨头数量选择计算分析,以及磨头电机驱动和液压电机驱动两种方式比较分析,试图对钢轨打磨车选型设计提供一些帮助。由分析知:按1.5遍/年的预防性打磨制度、4～6次/月打磨作业条件,8、16磨头钢轨打磨车分别适用于总长24～40km的地铁线路。磨头电机驱动的优势比较符合使用者的需求,对使用者比较有利;磨头液压电机驱动对供货商比较有利,有利于产品设计和制造,在同等条件下的初期购置费用稍低,有利于占领市场。

永磁同步直驱电机悬挂模式研究

为了研究由永磁同步直驱电机不同悬挂模式引起的驱动系统质量分布差异以及车辆运行速度等级对轮轨垂向作用力的影响,利用非线性有限元分析软件Ls-dyna建立了轨道交通车辆车轮-轨道耦合系统的冲击力学分析模型,就永磁同步电机架悬直驱和轴悬直驱2种技术模式进行了优劣性分析。结果表明:当车辆运行速度较低时,轴悬直驱可作为永磁电机悬挂方案;当车辆运行速度较高时,应选择架悬直驱作为永磁电机悬挂方案。

驱动方式与轮径差对悬挂式单轨车轮磨耗的影响分析

悬挂式单轨大都采用橡胶轮胎,在运行过程中磨耗较为严重。探究了走行轮的驱动方式和初始轮径差这两种因素对车辆走行轮磨耗程度的影响。利用动力学仿真软件UM建立悬挂式单轨动力学模型,以走行轮的磨耗功来评价走行轮的磨耗程度。研究表明:驱动方式主要影响走行轮纵向磨耗功,在直线和曲线两种工况下,同步驱动时走行轮磨耗功均小于独立驱动的走行轮磨耗功;走行轮的磨耗功随初始轮径差的增大而增大,大轮的磨耗程度明显大于小轮,表明走行轮的轮径差不会随着车辆的运行进一步加大。

新型轮对电机一体化独立驱动系统研究方案

针对目前国内各种电动轮轨机车驱动系统的需求,大胆构思了一种新型的轮对电机一体化独立驱动系统,对其基本结构、技术参数、主要原理、主要特点以及应用领域等作了详细介绍。分析了该系统的设计方案,以及主要的研究内容,提出了该系统的多方面应用前景。

深中通道工程超大型构件轮轨式台车移动系统设计与应用

为解决大型构件采用滑移方式移动存在的移动设备结构复杂、操作繁琐、轴线偏差控制难度大、施工效率低、运行成本较高等问题,依托深中通道钢壳混凝土沉管预制项目,研制出一套轮轨式台车移动系统。从总体设计、轮径选择、结构承载力复核、顶板设计和驱动设计等方面对轮轨式台车移动系统进行详细分析,开展现场试验,并进行效率及经济分析对比。实践证明,轮轨式台车移动系统移动工效高、同步性高,且轴线偏差控制满足规范和设计使用要求,可保证8万t级超大型构件移动过程安全高效。

胶轮路轨自动旅客捷运（APM）系统的轨道施工技术

胶轮路轨自动旅客捷运(APM)系统轨道使用混凝土行车面和钢制导向轨替代了传统的钢轨,但行车面和导向轨的施工精度要求高、与土建和其他轨旁系统接口多,且直接影响行车安全、靴轨关系稳定及乘坐舒适度。为保证施工质量,在对APM系统轨道施工技术特点进行分析的基础上,以上海轨道交通浦江线为例,详细阐述了APM系统的轨道施工工艺。实践证明,所述工艺科学合理,能保证轨道的施工质量,可为类似项目提供借鉴。

新型轨道板数控磨床的研发

轨道板数控磨床是我国高速铁路建设的关键重大装备,也是用于磨削CRTSⅡ型轨道板的专用设备。国外,只有德国博格公司能够生产,关键技术仍受制于德国博格公司。目前,我国正加紧国产化开发。以轨道板数控磨床关键技术国产化为目标,提出了轨道板数控磨床的主题结构,论述了其工作原理,并对设备的主要性能和特点进行了研究和阐述。所开发的轨道板数控磨床具有整体刚度高、精度稳定性好、磨削效率高等特点,在铁路工程中成功推广应用。

基于双动轴数学模型的牵引电机驱动转矩模拟及观测

在考虑轮轨黏着的条件下,建立了列车一台转向架的双动轴数学模型和全维状态观测器模型。应用Matlab/Simulink软件,对同一转向架机械制约下的两并联牵引电机驱动转矩进行了仿真模拟,对转矩不平衡成因进行了分析。利用状态观测器对单个电机的驱动转矩进行了观测。

采煤机销轮齿轨式无链牵引机构的优化设计

针对销轮齿轨式牵引机构,用优化设计的方法,提出了该机构几何参数优化设计的数学模型,并根据数学模型的特点,选择了约束随机方向搜索法。

桥式起重机大车啃轨现象分析与改进

分析桥式起重机大车啃轨现象,寻求改进措施。从桥式起重机大车的车轮、车轨、桥架和驱动系统四大方面分析了啃轨现象原因,表明应从车轮制造和安装、车轨铺设、桥架变形控制、驱动系统协调性等方面加以完善。相关技术细节有潜力提高桥式起重机的工作效率和安全性能,节约维护成本。

单圆弧齿廓链轨式无链牵引机构的分析研究

介绍了用于采煤机单圆弧齿廓驱动轮一链轨式牵引机构，分析了其运动学特性，给出了齿廓方程及数控加工的齿廓坐标，在理论上导出了牵引速度和牵引力波动率的规律。