城市轻轨低地板列车通过道岔区脱轨安全性评价研究

为研究城市轻轨低地板列车通过道岔区的安全性,采用多体动力学和轮轨多点接触理论,建立5模块轻轨列车动力学模型和道岔变截面模型。以通过7号单开道岔为例,进行通过道岔区脱轨安全性评价研究。轮对横移量计算结果表明:转辙区尖轨插入、辙叉区心轨有害空间与车轮、护轨与轮背的相互作用,均引起车辆安全性波动。采用不同处理方式的脱轨系数对道岔通过安全性进行评价,左右轮超限较为严重,均存在危险区域:左轮为转辙区起始位置,右轮为辙叉区心轨位置。进一步采用轮轨接触点位置进行安全性评价,左轮危险区域为尖轨插入引起,接近轮缘边界;右轮则是由护轨撞击和车轮回移引起,但实际为安全位置。对比两种评价方法,脱轨系数评价对于左轮偏于安全,但仍可采用;右轮评价出现了误判现象,建议使用时与车辆运行区段进行对照分析。此外,在脱轨系数评价时如有超限现象,判别时建议在实验结果验证前提下进行仿真分析。

货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(待续)——防脱轨安全性评定标准

针对沿用 16 a之久的 GB5 5 99— 1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中所存在的突出问题 ,根据国内外有关车辆动力学性能评定标准的最新发展和运用实践经验 ,并结合现代动力学理论研究成果 ,提出了相应的修订方案建议 ,以适应当前我国铁路货物运输发展应用需要。本文给出了防脱轨安全性指标 (脱轨系数、轮重减载率 )的评定标准之建议方案。

基于准静态试验的车辆脱轨安全性评价方法研究

基于EN 14363—2005中的车辆脱轨安全性静态试验方法,在SIMPACK软件中设置了相关试验环境,完成了动车组拖车的脱轨安全性评估,研究了悬挂参数对脱轨安全性的影响。分析结果表明,在进行扭曲试验时,车辆的最小轮轨垂向力随着抗侧滚扭杆的等效侧滚角刚度、轴箱悬挂系统和中央悬挂系统垂向刚度的增大而减小,使车辆的脱轨安全性趋于恶化。在曲线线路上运行时,轮轨横向作用主要受制于轴箱纵向和横向定位刚度,改变转向架轴箱定位刚度会影响车辆脱轨安全性。

线路扭曲与脱轨安全性分析方法介绍

重点讨论了我国国家标准GB/T 5599-1985、英国铁路技术标准GM/RT 2141-2000和欧洲标准prEN14363(E)-2000中在试验校核脱轨系数和轮重减载率时对线路扭曲条件的要求和定义。此外还讨论了转向架回转阻力的定义和标准。

动车所小半径曲线脱轨安全性研究

车辆以较低的速度通过小半径曲线时常会发生脱轨事故,为了研究动车组在动车所内小半径曲线脱轨的特性,应用多体动力学软件建立了8辆编组的CRH5型动车组仿真模型,考虑了悬挂参数和车钩缓冲装置的非线性特性。在某动车所半径250 m的曲线进行了仿真模型的验证试验,应用MiniProf钢轨廓形仪和轨道几何状态测试手推车分别测试了钢轨磨耗和线路的轨道几何状态,将其作为仿真模型的输入参数;在钢轨轨腰粘贴应变片,利用应变片测试原理进行地面轮轨垂直力和水平力测试,应用现场测试数据对仿真模型进行验证,发现计算结果与试验结果吻合较好。应用该仿真模型分析了曲线连续正矢差、轨道几何状态及轮轨型面对车辆脱轨的影响,结果表明:(1)曲线连续正矢差对脱轨系数和横向力影响较大,对轮重减载率影响较小;(2)新车轮与磨耗钢轨接触时的脱轨系数增大约40%;(3)较大的轨道高低不平顺容易引发车辆爬轨脱轨,应严格控制小半径曲线外股的高低偏差;(4)对于CRH5型动车组,由于5车质量较轻,5车的车轮抬升量较其他车增大约35%,使得通过曲线的脱轨安全裕度减小。

C62货车脱轨安全性研究

C62货车是一种主型货车,对其进行脱轨安全性研究确保运输安全生产有十分重要的意义。利用机车车辆系统动态仿真软件建立C62货车的动力学计算模型,分析该车在直线上的蛇行运动稳定性及曲线上的曲线通过性能,并着重研究了C62货车装载不合理对行车安全的影响。

地震作用下铁路货车运行安全性研究

为研究地震作用下铁路货车运行安全性,建立车辆-轨道耦合动力学模型,将地震波简化为周期性的横向正弦波,以外部激励的形式施加于轨枕,并分析地震条件下钢轨廓形、轮轨摩擦系数对车辆动态响应和运行安全性的影响。计算结果表明:地震波频率与车体侧滚频率接近时易引起车体共振,严重影响车辆运行平稳性;相同地震条件下,车辆在60 kg/m钢轨上运行的脱轨系数、轮轴横向力、轮重减载率、车轮抬升量以及轮轨相对横移均较60 N轨大;同时,轮轨摩擦系数越小,车辆脱轨危险性越大。

列车曲线内紧急制动时运行安全性分析

建立了简单车辆编组动力学模型,计算了车辆曲线通过时制动对车辆安全性的影响,评价了车辆曲线段内的脱轨安全性。发现曲线通过时制动对动车组车辆脱轨安全性影响较小,但可能出现制动力超过轮轨切向力而打滑现象。

国内外高速列车动力学评价标准综述

针对高速列车的动力学性能评价标准中所涉及的评价内容、评价方法、评价指标及限值展开综述,围绕蛇行运动稳定性、脱轨安全性和运行平稳性展开标准分析和对比,包括ISO系列、UIC系列、EN系列、TSI系列、FRA系列、APTA系列和中国国标等法律规范、行业标准、技术规范等,指出不足或改进建议;对具有代表性的动力学标准进行详细对比,包括新旧版本国标《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》(GB/T 5599)、国际铁路联盟Testing and Approval of RailwayVehicles from the Point of View of Their Dynamic Behaviour—Safety—Track Fatigue—Running Behaviour(UIC 518)、俄罗斯Railway Multiple Units—Durability and Dynamics Requirements(GOST/R 55495)等;对北美FRA和APTA系列标准规定的理想轨道激励下动态响应、准静态性能评价方法等进行应用示范。研究结果表明:蛇行运动稳定性均通过构架横向加速度、构架力或轮轨力进行评判,而数值仿真、台架和线路试验需选择对应适用的方法;结合现阶段中国高速列车的长期服役动力学性能,若列车以400 km·h^(-1)及以上速度运行时,建议加速度滤波带宽仍采用0.5~10.0 Hz,幅值限值建议7 Hz以内为8 m·s^(-2),而7~9 Hz放宽至10 m·s^(-2),并持续10次、2 s或100 m;针对爬轨脱轨安全性评估,现有标准均基于轮轨力和车轮抬升量进行动态和静态评判,但在指标限值、持续作用时间或运行距离上存在差异,建议采用车轮脱轨系数和轮重减载率的联合评判方法;新版GB/T 5599删除了倾覆系数和轮轨横向力指标,放宽了轮重减载率限值,轮轴横向力限值维持不变;GOST/R 55495评价方法不区分车辆类型,采用构架力而非轮轨力对运行安全性进行评价,横垂向平稳性指标计算时采用相同的频域加权,且低频段加权带宽及幅值显著比GB/T 5599大,不对平稳性指标进行分级评价;复兴号CR400BF动车组的运行安全性指标和平稳性指标同时满足GB/T 5599和GOST/R 55495标准要求;采用北美标准对某160 km·h^(^(-1))客车进行理想轨道激励下动态响应分析,8类不平顺激扰中的重复高低和单次高低不平顺工况较为恶劣,6个评价指标中的轮重减载率和车体垂向加速度容易超限。