后轮对独立回转新型转向架轮轨横向力的分析

从理论上分析了固定轮对转向架、独立车轮转向架和后轮对独立回转新型转向架通过曲线时的受力情况。围绕轮轨横向力这一重要曲线通过性能指标比较了三种转向架曲线通过性能的优劣 ,通过比较发现后轮对独立回转新型转向架的曲线通过性能最好。然后建立了后轮对独立新型转向架车辆的动力学计算模型 ,利用数值仿真结果对理论分析进行了验证 。

应变片贴片位置对轮轨横向水平力测试精度的影响

采用应变片测试技术中的剪力法进行轮轨横向水平力测试。结合加载条件等因素,通过试验研究应变片的粘贴位置对测试精度的影响,为提高横向水平力测试精度提供依据。经过理论分析,并进行现场实测,通过改变应变片在钢轨轨底上缘的贴片位置,建立轮轨横向水平力测试精度的评价方式,探索非横向水平力因素对测试的影响规律。最终根据实测数据分析得出:在运用应变片测试技术中的剪力法测试钢轨横向水平力时,最佳贴片位置为距离轨底边缘1.5～2.5cm处。

3D轴焊接构架式转向架重车过曲线轮轨横向力超标原因分析

根据转向架结构理论分析和动力学仿真计算,对3D轴焊接构架式转向架通过曲线时重车轮轨横向力偏大的原因进行分析。认为3D轴焊接构架式转向架的主、副摩擦面摩擦系数偏大,使重车通过曲线时斜楔处于卡死状态,轮对轴箱纵向呈刚性定位,从而导致重车过曲线时轮轨横向力偏大。提出只要将斜楔副摩擦面的摩擦系数减小至0.1左右,则在轮轨纵向蠕滑力的作用下,轴箱斜楔纵向就不会被卡死,而且轮对纵向定位刚度只由轴箱弹簧提供,可以有效地降低重车过曲线时的轮轨横向力。线路动力学试验证明理论分析和仿真计算的结果是正确的。

货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(续一)——轮轨横向力评定标准

针对 GB5 5 99— 1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中轮轨横向力评定标准所存在的缺陷及其在现阶段的不适应性 ,提出了修订轮轴横向力评定标准的建议方案、实施细则说明及其修订的理论依据。

机械式气动导向系统的结构与降低轮轨横向力的效果

介绍了机械式气动导向系统的详细结构,以及降低轮轨横向力的实际效果。

轨道科研试验线的轮轨力、脱轨系数及减载率研究

为了对同济大学轨道交通科研试验线进行脱轨安全性评定,采用测力钢轨法测试轨道交通科研试验线列车通过时的轮轨力,包括轮轨垂直力及横向力,由轮轨力计算脱轨系数及轮重减载率。结果表明,列车以速度20、30及40 km/h驶过时,南侧钢轨的轮轨垂直力平均值在54.91~56.14 k N范围内,北侧钢轨的轮轨垂直力平均值在72.91~76.62 k N范围内;南侧钢轨的轮轨横向力平均值在5.77~7.86 k N范围内,北侧钢轨的轮轨横向力平均值在6.48~7.11 k N范围内;脱轨系数分别为0.096、0.104及0.113,轮重减载率分别为0.141、0.152及0.154,脱轨系数及轮重减载率都远小于限界值,都具有很大的安全余量,轨道交通科研试验线在脱轨安全性评定方面完全符合要求。

两种轨道谱激励下某宽轨货运机车动力学研究

以某宽轨货运机车为研究对象建立动力学分析模型,采用美国AAR5级谱和AAR6级谱作为轨道随机激励,研究了其相关动力学性能。通过在直线轨道上施加两种不同轨道谱激励仿真计算出不同的非线性临界速度并加以对比分析;采用Sperling指标评价该机车的平稳性;采用轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力来评价该机车的曲线通过能力。结果表明:两种轨道谱激励下该机车仿真非线性临界速度均远大于实际最高限速,具有良好的运行稳定性;其垂向和横向平稳性指标均满足相关标准,机车具有良好的运行平稳性;三个曲线通过性能指标说明该机车具有良好的运行安全性。

重载列车动力学数值模拟

为研究列车纵向冲击对车辆运行安全性的影响,首先对缓冲器动力学模型进行了修正,并利用单自由度车辆冲击对缓冲器特性予以验证;然后采用联合模型法和混合模型法,计算了车辆通过曲线时紧急制动工况下车辆的轮轨横向力和脱轨系数,并与独立模型进行对比。计算结果表明:修正后的缓冲器动力学模型能较好地模拟缓冲器的特性曲线;车辆通过曲线时制动力产生的纵向冲动,导致车辆的曲线通过性能和列车运行安全性降低,在车辆系统动力学分析中应考虑车钩力的影响;联合模型中由于车钩采取固定偏转角,导致其计算结果偏小;混合模型中的车钩偏转角随列车运行是动态变化的,因此混合模型更接近实际运行工况。

阻尼耦合轮对动力学性能及最佳耦合度研究

阻尼耦合轮对是一种较新型的轮轨导向系统,现建立阻尼耦合轮对车辆的动力学模型,系统地分析了耦合阻尼对其直线稳定性和曲线上轮轨横向力的影响,并得出了轮对最佳耦合阻尼取值范围。研究发现,选择适当的耦合度时,阻尼耦合轮对的应用能够克服转向架临界速度的提高和曲线通过性能的提升之间的矛盾,使二者同时得到改善。

转臂定位节点非线性特性对动车组动力学性能的影响

橡胶弹性元件的动态特性通常与激励振幅和频率以及温度相关,针对某型号高速动车组的一系定位节点,在常温下进行了相关试验,得出了该橡胶定位节点在不同激励频率与不同激励振幅下的动态特性,在试验数据的基础上,建立了高速列车一系转臂定位节点的非线性动力学模型,并分析了其对于轮轨横向力与构架横向稳定性的影响,结果表明动车组转臂橡胶节点的非线性刚度在常温下与频率关联较弱,与振幅关联较强;采用非线性橡胶节点的动车组模型其轮轨横向力高于线性模型,其构架横向振动剧烈程度高于线性模型。

HFJ-2型轮轨横向力测试装置

介绍了ＨＦＪ—２ 型轮轨横向力测试装置的结构和测量原理，它适用于轴箱采用滚动轴承的机车车辆，具有试验成本低，安装简单、迅速的特点。线路试验取得了预期的效果。

2万t重载组合列车的从控机车运行安全性仿真研究

用自主研制的纵向动力学仿真软件及多体动力学仿真软件SIMPACK，建立大秦线1＋1编组的2万t重载组合列车从控机车纵横向耦合动力学模型，并以实测线路不平顺为输入，验证模型的准确性。应用该模型。分析常用全制动和紧急制动工况下LOCOTROI。延迟时间为2．0和2．5s时从控机车的横向运行安全性。结果表明；在常用全制动和紧急制动工况下，从控机车的轮轨横向力、脱轨系数和轮重减载率等指标随时间的变化规律基本相同，车钩力对机车A节各项安全指标的影响较B节明显；同一工况下，LICOTROL延迟时间越长，从控机车的轮轨横向力和脱轨系数越大；紧急制动工况下从控机车的轮轨横向力、脱轨系数均比常用全制动工况大；为确定合理的车钩自由角，需要综合考虑机车的横向运行安全性和相邻机车车体之间的振动耦合作用。

客车车轮型面的多目标优化设计模型研究

分别以与轮轨磨耗指数、临界速度和轮轨横向力相关的3个函数为目标函数,以圆弧型车轮型面的圆弧半径和圆心坐标为设计变量,以Nadal脱轨系数最大值不超过GB 5599—85标准规定的1.0、轮轨最大接触应力不超过车轮材料剪切强度3倍和车轮滚动接触疲劳因子小于0的要求为约束条件,给出了铁路客车车轮型面的多目标优化模型。以欧洲ERRI 200 km.h-1标准客车为例,利用铁道车辆动力学仿真软件ADAMS.2005/Rail建立铁路客车动力学模型,并用给出的型面优化模型对其LMa车轮型面进行多目标优化设计,结果表明,踏面型面优化后的车辆临界速度提高约50%,车辆通过曲线时的轮轨磨耗指数下降约12%。

高速铁路大数据技术应用：实现轮轨力的虚拟测量

大数据机器学习建模为探究轮轨的作用机理提供了一个强有力的工具 轮轨力是轮轨关系的核心。在列车发生脱轨时，轮轨横向力迅速增大或轮轨垂向力迅速减小，若能够实时监测轮轨力，则可在超过安全限值时采取必要措施，降低列车出轨的风险。目前，测力轮对虽然能够实时检测轮轨力，但其成本较高并且维修不便，只能在少数综合检测列车上安装使用。机理分析研究表明，车辆的振动响应与轮轨力之间存在着某种复杂的非线性关联关系，但机理建模的计算量较大，无法在线虚拟测量。

摆式车辆曲线通过仿真

建立了带倾斜控制的滚子型摆式车辆的曲线通过动力学详细模型,导出了基本方程式,并进行了一个有代表性的曲线通过数值仿真,对各种轨道不平顺对横向轮轨力和内轮减载的影响进行了试验。表明轮轨的动横向力最大值主要受横向不平顺之影响。由于横向不平顺、曲率半径不平顺和倾角不平顺的综合作用,使内轮动减载增加。

车轮谐波磨耗对高速车辆运行安全性的影响分析

为研究车轮谐波磨耗对车辆运行安全性的影响,首先建立钢轨及路基振动的车辆-轨道-路基耦合大系统仿真模型,然后根据最常见的1阶、6阶和11阶谐波磨耗阶数以及波深0.1 mm、0.3 mm的6种典型谐波磨耗对轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力3个安全性指标的影响进行仿真分析研究,并依托相应铁路行业标准对研究结果进行对比分析。结果表明:车辆计算的最大脱轨系数处于安全限度内,不会发生脱轨;而最大轮重减载率超过评定限值0.8,存在安全风险,同时最大轮轨横向力值也接近国际安全极限值,有安全隐患。本研究有利于评估车轮谐波磨耗对高速行驶车辆的安全影响,为车辆安全运行提供理论依据。

新型橡胶浮置板轨道安全性能试验研究

新型橡胶浮置板轨道采用易于更换、便于维修的橡胶隔振器结构,解决了传统橡胶浮置板轨道调整能力差、橡胶弹性垫层难以检修、更换的问题,并已在深圳地铁11号线试铺。为了更好地掌握其安全性能,对试铺的新型橡胶浮置板轨道及过渡段轨道开展了轨道动态位移及轮轨力测试研究。研究结果表明,试铺轨道的动态垂向位移、脱轨系数、轮重减载率等安全性指标均能满足相关规范要求,安全性能较好。

钢轨顶面摩擦控制技术发展研究

随着铁路运输向着高速、重载方向发展,在轮轨相互作用增强的同时伴随着轮轨寿命缩短、车辆和轨道结构破坏、环境噪音污染等问题的逐渐发展。在降低轮轨磨耗方面已经广泛采用轨距角润滑技术,为进一步优化轮轨接触,增强转向架导向能力和降低轮轨冲击和减小噪音污染,轨顶面摩擦控制技术开始被提出和研究。本文阐述了轨顶面摩擦控制的意义,介绍了降低轮轨间相互作用的原理,从而从机理上阐述了轨顶面摩擦控制在降低轮轨相互作用上所起到的作用,列出了影响轨顶面摩擦控制的几个因素及其原因,并通过世界上其他国家和神华公司试验的数据加以证明。对轨顶面摩擦控制研究现状进行了总结,并从车辆—轨道养护维修角度上对摩擦控制未来的发展进行了展望。

铁路脱轨预警的尖点突变理论

为了能更好的预测车辆的运行安全性,现基于突变理论讨论了列车在曲线处由稳定运行到完全脱轨的状态突变过程。考虑车轮抬升量和轮轨横向力对列车运行状态的影响,建立了尖点突变模型,通过分叉集给出了列车在曲线处发生脱轨的危险区域。应用SIMPACK软件建立车辆系统仿真模型,通过改变曲线半径的大小,分析车轮抬升量和轮轨横向力随时间的变化情况。将不同工况下获得的控制变量的值与尖点突变理论的分叉集进行对比分析,结果表明:曲线半径过小时,车轮抬升量和轮轨横向力均会超出极限值,此时,列车就会脱离轨道。由此验证了突变理论模型在列车脱轨预警上应用的有效性。