根据车轮抬升量评判车辆脱轨的方法与准则

分析比较了目前国际上常用的车辆脱轨评价标准的特点及其不足 ,指出我国现行国家标准 GB 5 5 99—85评判车辆脱轨所存在的突出问题 ,在此基础上提出直接根据车轮抬升量评判脱轨的原理与方法。运用车辆 -轨道耦合动力学理论 ,对单轮对爬轨脱轨和跳轨脱轨过程进行了计算仿真 ,得出脱轨系数超限时间与车轮抬升量之间的关系 ,提出最大允许超限时间为 35 ms的安全准则 ,并进行了实际线路工况下整车轮轨相互作用脱轨仿真验证。最后提出针对我国车辆脱轨评判的建议标准及其实施细则。

弹性车轮对地铁列车碰撞安全性的影响

为了研究弹性车轮在碰撞过程中对地铁列车安全性的影响,以某4节编组地铁列车为研究对象,建立了分别采用弹性车轮和刚性车轮的地铁车辆有限元模型。设计了载客量为空载和定员载荷的情况下,地铁列车以25 km/h速度分别在直线轨道和半径为800 m的曲线轨道上碰撞另一列相同的静止列车的8种碰撞场景,使用LS-DYNA显示动力学软件模拟碰撞过程。研究结果表明:和刚性轮相比,弹性车轮的车轮抬升量在空载工况下能够大幅度地减少,而在定员载荷工况下其略有增加;在不同的载荷工况下,弹性轮都能够在一定程度上减少轮重减载超过限值0.65的最大作用时间,并大大降低了曲线轨道上脱轨系数的最大值及其超过限值1.0的最大作用时间。

高速铁路地震预警阈值随机振动分析

为研究地震作用下列车的动态响应和预警阈值,对车辆-轨道模型进行振动台模型试验,将试验结果与车辆-轨道数值计算模型的计算结果进行对比,对比结果基本吻合,表明数值计算模型具有一定的正确性;随后利用上述计算模型进行了地震波的频谱特性分析,结果表明,当地震波频率在1 Hz附近时,容易与车体水平向自振频率产生共振,导致列车出现轮轨分离状态。因此,采用传统脱轨指标恐无法判断列车安全运行的真实状态,将采用轮轨水平向相对位移、车轮抬升量和车体倾覆角三种脱轨指标来进行对列车地震预警阈值的确认和推导;最后提出确定高速铁路地震预警阈值的新思路。基于上述车辆轨道数值模型,挑选80条典型地震动记录,分别施加到车辆-轨道数学模型中进行时程分析计算,将计算结果中的车轮抬升量、轮轨接触点水平位移、车体倾覆角等参数与地震动峰值加速度之间的关系进行统计分析,利用随机振动原理给出地震作用下列车的地震预警阈值评价表。

曲线上轨道缺陷对高速列车安全性的影响

应用多刚体动力学软件建立列车-轨道耦合动力学模型,研究8辆编组的CRH380B型高速列车通过有轨道缺陷存在的S形曲线时的安全性。分析工况为在缓和曲线区段、圆曲线区段和夹直线区段设置轨距突变、三角坑以及两者组合缺陷。研究结果表明:轨道缺陷的类型及其所在的位置对高速列车通过曲线时的安全性有影响;缓和曲线和圆曲线区段的轨距突变和三角坑缺陷幅值为5 mm时,高速列车以最高限速通过轨道缺陷位置时,脱轨系数和轮重减载率均超限。

线路不平顺对货车车辆直线脱轨的影响

根据货车车辆的实际结构,利用NUCARS动力学分析软件,建立了车辆模型,计算分析了车辆的临界速度,并重点分析了线路几种主要不平顺对车辆脱轨的影响趋势。

地震下高速铁路简支桥梁行车安全指标研究

我国高速铁路线路分布广阔,有一部分跨越地震设防区域,且桥梁占线比重高,因此当地震发生时,会威胁到桥上高速列车的行车安全性。目前,国内在基于列车安全行驶的高速铁路桥梁抗震设计方面仍无相关规范及标准。文章旨在提出对应的行车安全指标,供设计人员及研究人员参考、使用。通过数值方法建立地震下列车-桥梁系统振动模型,讨论列车非线性悬挂的必要性,并基于轨面响应及轮轨相对位移量筛选最优指标,最后计算出不同桥梁周期、不同列车速度下的桥梁轨面动力响应指标限值,其中将桥梁自振周期分为三个阶段,即短周期阶段(0.1~0.7s)采用轨面HI指标,中等周期阶段(0.7~1.5s)采用轨面PV指标,长周期阶段(1.5~1.9s)采用轨面SaT_(1)指标。将得到的指标与基于轮轨力准则得到的指标对比表明:基于轮轨力准则得到的指标较为保守,根据此特点建议采用两级指标,相关人员可快速且方便地评判行车安全性能。

基于几何指标的高速铁路桥上列车地震安全性评判方法

地震荷载作用下如何评判桥上列车的行车安全性关系到高速铁路线路的运营安全。基于车轮-钢轨间的几何约束关系,在原有列车-轨道-桥梁-地震分析系统TTBSAS中引入列车行车安全性评判的几何指标—接触点横移量和车轮抬升量,通过输入实测地震波系统研究了接触点横移量和车轮抬升量随地震动强度的变化规律,并提出了基于几何指标的列车地震安全性评判方法。结果表明:采用传统的脱轨系数和轮重减载率指标评判地震作用下桥上列车的行车安全性过于保守;车轮抬升量对地震动强度的变化更敏锐,更适合评判地震作用下桥上列车的行车安全性;依据车轮抬升量将列车的行车安全性划分为安全、危险和脱轨3个状态较为合理,对于该计算条件,当地震动强度为0.1 g时,其安全、危险和脱轨车速分别速为225 km/h、250 km/h、375 km/h。该研究成果为灾变荷载作用下桥上列车的行车安全性评定提供了新思路。

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。

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。

基于载荷辨识技术的轨道-车辆系统状态安全综合评判

随着我国高速铁路的快速发展,如何对轨道-车辆安全运行状态进行评判是一个复杂课题。结合动力学仿真及数据分析,提出基于轮对抬升量及脱轨系数的综合指标对轨道-车辆安全运行状态进行实时监测、评估。考虑到车轮抬升量不好获取的问题,基于载荷辨识技术,提出车轮抬升量的辨识方法并提出整套轨道-车辆安全运行状态监测、评判流程。基于评判流程对轨道-车辆的安全运营状态进行初步评估。

大准铁路老牛湾站列车脱轨原因分析和防范措施研究

根据大准铁路老牛湾站列车脱轨事故发生的线路条件、车辆状态、操纵方法等因素开展计算机仿真分析,并根据仿真结果进行必要的现场试验研究,从而得出造成列车脱轨的原因,有效掌握风险事故产生的机理和规律,对风险事故的应对提供科学的理论依据支持,从而进一步有针对性地制定具体的防范措施。

纵向力作用下重载机车曲线通过性能研究

为了评估在纵向力作用下重载机车的曲线通过性能,结合澳大利亚标准以及美国工作手册中提出以车轮抬升率为评估指标的方法进行计算分析。在原有标准转向架横向力计算的基础上,推导出不同牵引机车数量、考虑列车离心力作用情况下转向架横向力的计算公式。同时运用公式从不同机车编组方式、设计结构参数以及离心力3个方面对机车的曲线通过性能的影响进行了分析,并以某出口机车为例验证了两列机车牵引方式车轮抬升率小于单列机车牵引方式、参数钩间距对车轮抬升率影响较明显的结论,为重载机车的运行与发展提供了理论计算参考以及参数设计意见。