高铁运用经济速度与安全稳定裕度调控

作为京沪高速晃车现象及其现场调控的跟踪调研,通过动态仿真、线路试验和构架动荷特征等多方面综合分析,可以确认抗蛇行软约束技术优越性,如在两到三个镟轮周期内连续保持踏面磨耗的均匀性。面对长交线路高铁运营,还必须认清欧系车辆所存在的两个基本不稳定问题及其所造成的诸多典型故障:即转向架稳定裕度不充裕问题和高速列车稳定鲁棒性问题。从振动失效或振动疲劳分析角度来看,高铁运用必须采取以预防为主的技术对策,以进一步改善其技术经济性。转向架优配协调解决了上述两个基本不稳定问题,充分展示新一代高速转向架三大稳定特征:适度拓展速度空间系统优化构架动荷、克服轮轨激扰与磨耗消极影响以及更加强调高速列车稳定鲁棒性能。

高速转向架非线性与高铁车辆安全稳定性裕度

以高速轮轨关系空间为边界条件,分析高速转向架的非线性稳定性、拖车构架点头迟滞非线性和抗蛇行高频卸荷机制,并根据实践经验将提高高铁车辆稳定性裕度的主要途径归纳为2种抗蛇行模式,即大阻尼抑制蛇行和抗蛇行吸能频带。但大阻尼抑制蛇行将带来降低车体横向平稳性和恶化轮轨磨耗等诸多负面影响。因此,针对构架振动报警等高铁应用的新问题,提出基于抗蛇行吸能频带的安全稳定性裕度调控方案,并在台架试验基础上制订了抗蛇行软约束的积极对策,仿真预期结果表明其完全可以保障380 km.h-1运营速度下高铁车辆的安全稳定性裕度。

高速转向架非线性稳定性及安全裕度对策

为了满足新一代高速转向架的安全稳定性裕度要求,在构架振动报警原因分析的基础上,提出了抗蛇行减振器软约束技术对策。运行稳定性分析是指包括临界速度和动态行为在内的综合评价。临界速度取决于轮轨匹配特征,其对轮轨接触及转向架的非线性变化也将产生非常敏感的影响。动态行为评价是按照相关标准规范要求进行的构架横向加速度等安全指标评价。尽管在超临界分叉下轮对小幅值蛇行,但是由于抗蛇行减振器具有高频卸荷机制,拖车转向架动态行为也有可能达到或超过安全限制。构架横向加速度频响对比分析表明:转向架蛇行振荡是其振动频响的主要谐振成份,可以采用抗蛇行减振器软约束方式加以控制。

低压减载参数优化整定中暂态电压安全性的考虑

分析了低压减载(UVLS)改善暂态电压安全性的机理,提出UVLS参数优化整定中考虑暂态电压安全的分析方法与步骤,基于暂态电压安全裕度分析评估了电网暂态电压安全的薄弱区域。在分析UVLS参数对暂态电压安全裕度影响的基础上,进行UVLS参数优化整定,以详细模型时域仿真给出的母线电压的时间响应曲线为依据,按暂态电压安全裕度优化整定UVLS参数。

基于整车稳定性态的自适应高速转向架动态设计

自适应高速转向架动态设计以整车稳定性态分析图引领转向架参数优配,能够彻底消除“一次蛇行”或其他类似现象,并以十分充裕的安全稳定裕度兼顾轮对自稳定性和回转阻力矩有效性。为了满足正则摄动问题的运动一致性或模型有效性的前提条件,整车稳定软件分析流程严格遵循设计模态分析规则。为了避免正则摄动转变为奇异摄动,利用拓扑关系图不断对仿真模型进行精细化处理,并采用基于2阶差分技术的Newmark算法提高计算效率。通过两个应用案例对自适应快速/高速转向架的综合评估表明,新车状态下车体摇头轻微晃动有助于车轮踏面形成均匀磨耗,前后电机组合弹性架悬更有利于降低蛇行参振质量。

防风沙动车组车轮踏面凹磨形成及相关影响研究

结合防风沙动车组CRH5G及兰新高铁运用特殊性,探讨CRH5转向架的车轮踏面凹磨形成机理.在大风预警机制下采取必要的抗风减灾措施,减轻或消除强横风对车体的扰流效应,尽可能使车体的0.44 Hz横移运动转变为1.2~1.3 Hz侧滚振荡.动态仿真分析表明:经常性横风扰动仅仅是车轮踏面凹磨形成的一个偶然因素,而钢轨轨头打磨修型至60 N处理则是一个不容忽视的次要因素,其消除或削弱因XP55所带来的轮轨关系改进设计技术效果,使磨耗轮轨局部密贴型接触的发生概率增大.考虑到牵引电机体悬及抗侧滚一架二杆两个不利影响因素,即使形成十分轻微的局部密贴型接触,也会因复杂约束奇异性而使轮轨接触关系和转向架对车体接口两大交界面产生愈演愈烈的耦合动力作用.