摆式车体横向加速度测量系统误差分析

本文以模拟实验为例，通过横向加速度测量系统的特性分析，对摆式车体被测变量与被控变量间的变换关系进行了研究，指出在曲线出入口，二者间的变换存在较大的误差，该结论对合理选择摆式车体控制系统的测量环节具有参考意义。

基于深度学习的轨道不平顺估计车体横向加速度研究

针对轨道不平顺影响行车安全和乘坐舒适性的问题,开展轨道不平顺和车体振动响应之间关联关系的研究.根据轨道不平顺与车体横向加速度数据之间的时空传递特性,基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM),建立一种CNN-LSTM组合模型.首先,对轨道不平顺与车体横向加速度之间的相干性进行分析,同时探究列车运行速度对车体横向加速度的影响,进而确定模型的输入数据;然后,对模型进行优化,确定CNN-LSTM组合模型参数细节;最后,利用CNN-LSTM组合模型、LSTM模型和多体动力学仿真模型对车体横向加速度进行估计,并与实测的车体横向加速度进行对比分析.研究结果表明:CNN-LSTM组合模型预测的平均均方根误差值为0.046,相比于LSTM模型、多体动力学仿真模型的平均均方根误差值分别减少了0.006和0.026,说明了CNN-LSTM组合模型能够对车体横向加速度进行有效估计.

基于状态空间法的轨道不平顺与车体横向加速度关联模型

构建状态空间模型研究我国高速铁路实测轨道不平顺与高速综合检测列车车体横向加速度数据之间传递特性。首先采用谱分析方法分析长波轨向不平顺、水平不平顺等与车体横向加速度在空间频域上相干特性,根据相干分布规律分频段建立轨道不平顺与车体横向加速度之间的多输入单输出状态空间模型;再利用高速综合检测列车实测数据训练状态空间模型的结构参数辨识输入输出之间的传递关系;最后验证所建状态空间模型的残差符合零均值正态分布。利用训练得到的状态空间模型传递函数及实测轨道不平顺数据预测了车体横向加速度输出,并与相应实测车体横向加速度数据进行对比。验证结果表明,在合理的空间频段上搭建的状态空间模型,能够准确地辨识轨道不平顺与车体横向加速度之间的传递关系。

频变阻尼减振器对机车横向动力学性能的影响研究

轮轨车辆在轮轨接触等效锥度较小时,容易发生车体蛇行失稳;随着车轮发生磨耗,等效锥度过大又会引起转向架蛇行失稳。为提高车辆蛇行稳定性对车轮踏面处于不同磨耗阶段的适应性,提出采用频变阻尼减振器(FSD)来同时提高车体和转向架蛇行稳定性。文中介绍了FSD减振器的频变原理,通过Simulink和Simpack软件分别搭建减振器数学模型和机车动力学模型,研究频变阻尼抗蛇行和二系横向减振器对车体和构架横向加速度的影响。仿真结果表明:相比于常规的抗蛇行和二系横向减振器,频变阻尼抗蛇行和二系横向减振器均能提高机车蛇行稳定性对等效锥度的适应性。其中,频变阻尼抗蛇行减振器的改善效果更加显著,低锥度工况下车体横向加速度及高锥度工况下构架横向加速度峰值较常规减振器可以降低40%以上。

列车横向半主动悬挂建模及其模糊控制仿真

列车横向振动是影响横向平稳性的主要原因,通过调整列车半主动悬挂系统的阻尼可以抑制横向振动,但是如何调整系统的阻尼一直是难点问题。针对17个自由度的半主动悬挂系统,在simlink仿真软件中建立了其模型及模糊控制仿真图。该模型以横向半主动悬挂加速度最小为控制目标,设计了鲁棒性强的模糊控制器来实时调整系统阻尼,从而减少横向振动,提高列车运行的横向平稳性。以美国六级轨道谱为输入进行数学仿真,仿真结果表明:基于模糊控制的列车加速度均方根值明显降低,半主动悬挂模糊控制效果明显好于被动悬挂系统,有效地减少了列车的横向振动。

地震频谱特性对高速列车车体振动的影响分析

为研究不同频谱特性的地震作用对高速列车振动的影响,本文建立31自由度的机车模型,利用三角级数法生成轨道不平顺。通过在水平、竖直两个方向输入不同频谱特性的三条地震波,主要从频域角度分析总结了不同车速和不同地震峰值加速度下车体的垂直和横向加速度。结果表明,地震对车体横向振动的影响大于垂向;地震动的低频成分居多时,会使得车体振动响应增大。地震峰值加速度对车体振动有较大影响且车速和地震峰值加速度共同控制车体的横向和垂向振动主频。列车运行时,若遇到卓越频率低且峰值加速度较大的地震激励。

摆式车体电动车组受电弓支承装置的开发

日本铁路综合技术研究所在反复进行了各种研究之后,独自开发了滑动式受电弓支承装置(其结构可参考见本刊1993年№12—编者注)。该装置已用于日本铁路四国客运公司的8000系电动车组上。该装置试制阶段在综合技术研究所进行了定置试验,并在8000系电动车组上进行了装车走行试验,下面介绍部分试验结果。

高速铁路道岔尖轨降低值对行车平稳性影响机理研究

结合京沪高速铁路黄渡线路所2号岔位42号无砟道岔处发生的"晃车"问题,运用多体动力学分析软件NUCARS进行列车—道岔耦合系统的仿真分析,研究高速铁路道岔尖轨降低值对高速列车运行平稳性的影响机理。研究表明:高速列车过岔时出现晃车的原因是该道岔尖轨的实际降低值超差(比设计值偏大2.3mm);当道岔尖轨降低值超差时,高速列车直向过岔时的轮对横移量显著增大,导致轮缘持续贴靠尖轨工作边运行,使得轮轨水平力显著增大,导致车体的横向加速度显著增大,从而发生"晃车"现象。现场通过更换合适厚度的基本轨下橡胶垫板和尖轨下滑床台调整尖轨降低值,使之满足高速铁路无砟轨道道岔铺设技术条件的规定,解决了"晃车"问题,进而使动车组从限速160km·h-1恢复常速运行。

2种铁路缓和曲线线型力学性能对比分析

基于行驶动力学理论,推导出考虑列车加减速行驶的车体侧向加速度时变率计算公式。针对三次抛物线型和半波正弦型2种线型的铁路缓和曲线,通过理论计算并与仿真计算结果进行对比,分析5种不同工况下缓和曲线上车体侧向加速度时变率的变化情况。结果表明:给出的考虑列车加减速行驶的曲线上车体侧向加速度时变率计算公式可用于不同缓和曲线线型的比选;在三次抛物线型缓和曲线上的4个连接点处,车体侧向加速度时变率有突变值,而半波正弦型的缓和曲线没有突变值,因此半波正弦型缓和曲线对提高旅客乘坐舒适度比三次抛物线型缓和曲线更具有优势。

高速铁路缓和曲线行车动力性能对比分析

针对三次抛物线、半波正弦和一波正弦3种线型的铁路缓和曲线,以不同的列车运行速度变化规律建立了3种不同的分析工况,理论计算了车体横向加速度时变率。利用铁道车辆系统动力学数值仿真软件,建立了具有93个自由度的单节高速车模型,同时考虑轨道不平顺的影响,仿真计算了车体横向加速度时变率,对比分析了3种不同工况下缓和曲线上车体横向加速度时变率的变化情况。结果表明,在未考虑轨道不平顺时,列车以变化的速度运行,半波正弦更具优势,在车站两端加减速地段可以考虑采用半波正弦型缓和曲线,以提高旅客乘坐舒适度;轨道不平顺对高速行车的安全性和平稳性影响很大,应严格控制轨道平顺性。

一种新型道路缓和曲线的线形分析与评价

缓和曲线作为一种空间过渡曲线,其设计的合理与否直接关系到车辆行驶的平稳性和旅客舒适性。介绍了利用缓和曲线边界条件确定其代数方程式的一种通用方法:根据边界条件列出曲率待定方程,并利用曲率边界条件确定出缓和曲线曲率方程,然后对曲率方程二次积分得到缓和曲线的方程。此方法适用于推导缓和曲线方程,可为公路缓和曲线线形设计提供参考。采用此方法设计出了一种连接直线与直线的新型缓和曲线,并建立5种不同工况,以横向加速度及其时变率为评价指标,对新型缓和曲线和回旋线进行了行驶动力学性能评价,通过比较分析得出这种新型缓和曲线在行驶动力学性能上明显优于回旋线,为高速公路缓和曲线的线形选择提供参考。

大风环境下动车组行车车载控制参数研究

由于车体轻量化设计和运行速度的提高,与普速列车相比气动载荷对动车组的扰动效应更强,动车组在大风环境下的运行稳定性问题凸显。分析大风环境下动车组运行稳定性,结合实车试验和仿真计算,研究车体振动参数与运行稳定性指标的关联性,提出以车体横向加速度导数和侧滚角速度作为大风环境下动车组车载关键控制参数,二者在很大程度上能够反映大风环境下动车组爬轨安全性和倾覆安全性。考虑到一定的安全裕量,动车组车体横向加速度导数和侧滚角速度的限值分别确定为8 m/s3和5°/s。

高速公路平竖曲线组合行车舒适性研究

公路线型最终是以平面线型和纵断面线型组合成的三维立体线型而表现出来的,平纵面线型组合的好坏,直接影响到公路线型的优劣和行车的舒适性。选用横向加速度及其时变率作为评价指标,根据平曲线与竖曲线不同的重叠情形,建立不同工况的分析模型,考虑汽车速度变化的影响,推导出不同工况下的车体横向加速度及其时变率的一般计算公式,同时选用AD-AMS/CAR软件进行整车仿真。通过对比分析,工况4的平曲线、竖曲线重叠设置为最优。

高速动车组低频周期性晃动问题分析与诊断

高速动车组同一车厢的两个转向架同相蛇行运动频率与车体固有上心滚摆频率接近时,车体因共振而出现低频周期性晃动,不仅影响乘坐舒适性,还会造成脱轨。本文根据低频周期性晃车成因,提出一种以车体横向加速度为研究对象的诊断方法。首先设置车体横向加速度阈值,对超阈值处延拓获得可能存在问题区段,然后利用集合经验模态分解法对这些区段车体横向加速度信号进行频率自适应分解,得到多个分量;通过计算标准差确定主分量,判断主分量是否存在峰值连续6次超过0.1g区段,并将超过区段记为疑似晃车区段。计算疑似晃车区段的振动主频和能量因子,若二者均符合要求,则判定动车组通过该区段时发生了低频周期性晃车。经现场实测,该方法能够有效捕捉低频周期性晃车。

车辆动态响应检测系统

正1车辆动态响应检测系统概述车辆动态响应检测系统(简称检测系统)在CRH380B-002高速综合检测列车的不同位置安装车体、构架、轴箱加速度传感器,采用多断面分布式采集技术,在不同地点(动车组1、3、8号车)进行数据采样和处理,根据车辆动态响应,评价、分析模型辅助评价轨道状态。1.1检测系统构成检测系统在1、3、8号车各安装了一个断面加速度传感器,包括车体、构架。

“不倒翁”——倾摆式高速火车

在世界铁路向高速化进军的过程中,对于一些弯道多的铁路来说,主要是在列车的车体上下功夫。其中,研制成的倾摆式车体新技术在高速运行中独领风骚,又以其客车本身的先进性在车辆制造领域独树一帜。火车在弯道上行驶时,会产生巨大的离心力,