机车充风能力对重载列车缓解性能及车钩力影响研究

机车充气与排气性能是列车制动系统重要指标,目前机车制动系统验收指标仅对排气性能有明确要求,对充气性能无要求。机车供风能力不仅影响重载列车缓解特性和车钩力,而且严重制约重载列车在循环制动中的操纵方法。了解机车充气能力对缓解特性和车钩力的影响规律,以及重载列车安全运行和制动系统设计具有重要意义。通过建立列车空气制动系统仿真模型,分析机车充风能力对重载列车缓解特性和车钩力的影响。分析发现,机车充风能力对列车再充风时间、缓解波传播和车钩力都有明显影响;充风能力越弱,则缓解波传递越慢,车钩力越大。在本文研究范围内,合适的充气能力将比弱充风能力首尾车缓解时间差缩短3 s,最大车钩力降低16.2%。建议机车验收时增加机车充风能力检测,并给出了建议检测标准。针对重载列车充风能力,建议多部门联合系统性开展实验与仿真研究,制订重载列车制动系统检测标准与方法。

考虑车钩力约束的重载列车运行优化分层框架与迭代求解方法

重载列车具有超长编组、超大载重、运行线路复杂等特点,不合理的操纵易引起车钩力过大,甚至造成断钩或脱轨。为实现重载列车操纵在线优化,保障列车安全平稳运行,提出一种考虑车钩力精细化解算的速度曲线优化分层框架与迭代寻优算法。框架顶层基于等效的列车运行线性模型,将列车运行多目标优化问题转化为二次规划问题,实现操纵工况序列的快速求解;框架底层采用纵向动力学模型,刻画列车运行中的车钩力分布特征。迭代寻优算法将列车纵向冲动作为迭代终止判断条件,针对不满足车钩力约束的局部区段,对多目标优化模型中的牵引/电制动力约束进行动态调整,最终得到列车优化操纵曲线。采用实际线路2万t重载列车数据进行仿真分析,验证了本文所提分层框架和迭代算法可实现重载列车运行多目标优化问题的有效求解。

神朔铁路万t组合列车车钩力研究及操纵优化

神朔铁路有大量长大坡道和起伏坡道,在开行新编组列车时需系统全面的了解其列车纵向动力学特点,为制定和优化操纵办法、保障行车安全提供理论依据和数据支撑。采用基于空气流动理论和多刚体动力学的仿真方法,依据试验列车运行监控记录数据再现真实列车运行工况,分析了列车运行时的车钩力特点和较大车钩力成因,研究了列车通过凸形坡时的操纵优化办法。结果表明:该编组列车运行时的最大拉钩力和最大压钩力均产生于从控机车附近,且产生的最大拉钩力大于最大压钩力,列车的最大拉钩力是在凸形坡和机车牵引力的共同作用下产生。在通过凸形坡时,采用“动能闯坡法”可有效降低列车的拉钩力。

朔黄铁路两万吨组合列车缓解车钩力研究

为保障朔黄铁路两万吨组合列车安全平稳运行,降低列车运行中所受纵向力,本文依据朔黄铁路两万吨综合检测(试验)机车采集的运行数据,对列车缓解车钩力的影响因素进行分析,针对长大坡道、“陡缓陡”和“凹形坡”3种地段不同的受力特点提出降低两万吨列车受力的方法。

3万吨列车编组方案车钩力研究

重载列车事故多与车钩力过大相关,降低车钩力是重载列车最需优先考虑的因素。本文利用列车纵向动力学仿真系统,仿真分析了3万吨列车各种编组模式的车钩力水平。根据列车运行使用常用制动和可能的最大车钩力发生工况,选择常用制动减压50 kPa制动停车、常用制动减压170 kPa、紧急制动和常用制动减压50 kPa后缓解四种工况分析各种编组列车车钩力水平。计算结果表明,3万吨重载列车车钩力最优编组方案为1+108+1+108+1+108+1,常用制动减压50 kPa、170 kPa和紧急制动最大压钩力分别为-426 kN、-900 kN、-1447 kN,常用制动减压50 kPa后缓解最大拉钩力为446 kN。1+162+1+162+1编组方案次之,1+1+1+324编组方案不适合3万吨列车。

大秦线2万t重载列车货车车钩力跟踪试验研究

为研究大秦线2万t重载列车的运行情况,在大秦线西段采用跟踪试验监测的方法,对运行中的重载列车纵向车钩力进行监测。跟踪试验的试验区间为大秦线湖东至茶坞区间,在每列跟踪列车中,设定固定测点和非固定测点,非固定测点的位置根据列车编组、运行趟次进行调整,以掌握整列不同位置车钩力变化的情况。跟踪试验主要监测2万t重载列车固定测点和非固定测点车辆在经过化稍营至涿鹿、延庆至茶坞2个长大下坡道区段实施循环制动调速过程中车钩的纵向受力情况。文章对2万t重载列车在46次跟踪试验中车钩的纵向受力情况进行了统计分析,并提出了相关建议,为进一步优化列车操纵提供参考。

1万t重载组合列车的车钩力特性分析

通过测试某运煤专线开行的1万t重载组合列车不同车位处的车钩力,并结合机车操纵运行记录,得到牵引启动、通过长大下坡道、制动、通过曲线、装/卸车等典型工况下车钩力的时程曲线及沿整列车分布的规律;采用数理统计方法得到置信度为95%、可靠度分别为50%,99%和99.9%下的车钩力,再运用最小二乘法拟合出不同可靠度下各车位处车钩力的表达式;采用雨流计数法和变均值法编制车钩力的二维载荷谱。结果表明:靠近主控和从控机车车位处的车钩力大于其他车位处的车钩力;在99.9%的可靠度下与主控和从控机车相连车位处的最大拉钩力为2 114kN,最大压钩力为2 502kN;在测试过程中拉钩力和压钩力大于800kN的出现次数仅占少数;编制的车钩力谱大于AAR标准中90.7t敞车的车钩力谱,但小于90.7t漏斗车在恶劣环境下的车钩力谱。

两万吨重载组合列车牵引和制动时的车钩力分析

利用循环变量法建立了由2台"和谐号"机车牵引的两万吨重载组合列车的3维空间耦合模型,比较了两万吨重载组合列车当机车处于2+0、1+1+0、1+0+1这3种不同编组位置时,在主辅机车同步牵引、辅机滞后牵引、主辅机车同步制动、加装可控列尾装置制动等工况下列车的车钩力。仿真计算结果表明:在以上牵引和制动工况下,机车在1+1+0编组位置时列车整体车钩力最小;在2+0编组位置时列车的车钩力和列车冲动均最大,而1+0+1编组位置下列车性能处于1+1+0和2+0编组位置之间。在安装可控列尾装置后,在制动时列车的车钩力和纵向冲动均较未安装时减小。所以在对两万吨重载组合列车进行编组时,宜采用1+1+0这种编组方式并安装可控列尾装置。

货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(续完)——轮轨垂向力及车钩力的评定标准

为了满足我国铁路货物运输重载化发展应用需要 ,提出在《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中增加轮轨垂向力及车钩力评定标准的建议 ,并具体给出了轮轨垂向力和车钩力评定标准的建议方案。

1＋1编组2万t列车循环制动车钩力研究

比较了大秦线不同编组重载列车循环制动过程中的实测车钩力，对1＋1编组2万t组合列车循环制动过程产生较大车钩力的原因进行了分析，并从机车操纵和优化列车编组方式以改善列车制动性能等方面提出了减小列车纵向力的优化方法。

重载列车车钩力对列车偏载安全性影响

为了分析偏载列车在小半径曲线运行的安全性问题,基于重载列车纵向动力学模型和短编组三维重载车辆轨道耦合动力学模型,对偏载车辆的安全性指标进行了分析.首先利用纵向动力学模型分析了重载列车纵向冲动时的车钩力特征和变化规律,其次将计算得到的车钩力作为边界条件输入到三维短编组重载车辆轨道耦合动力学模型,研究了小半径曲线运行时车钩力和车辆偏载量对列车安全性指标的影响.研究结果表明:单编万吨列车的最大车钩压力随着车位的增大而减小;货车向外侧偏载时,钩压力对偏载货车安全性影响较大,钩拉力影响较小.当钩压力增大到800 kN和车辆偏载量增大到500 mm时,轮重减载率将会增大到1.00,因此,制动工况更容易出现偏载脱轨事故;相同偏载量下,曲线外侧偏载下的轮重减载率比内侧偏载情形的大;当钩压力由0增大至800 kN时,由轮重减载率确定的横向偏载量安全限值由−421 mm降低至−215 mm,设定重载列车偏载的安全限值的时候应考虑纵向冲动的影响或制动加速度量的控制.

城市轨道交通运行中的车钩力最优控制策略

通过建立多质点城市轨道交通仿真模型,以深圳地铁1号线为研究背景,将优化列车之间车钩力作为控制目标,在列车达到某一恒速运动和恒力启动加速运动2种工况下,分析车钩力与牵引力之间的关系,进而依据车钩力仿真结果,提出列车评价车钩力标准,得到列车合理控制策略。其间,采用2种模型并行试验、牵引力合理分组和数理统计的方法,得出试验结论。并基于列车计算以及仿真结果对比分析,验证仿真试验的合理真实性。试验结果表明:在满足地铁车辆运行标准前提下,列车在恒力启动加速以及恒速运行2种工况下,可验证最优控制策略并非列车牵引力平均分配控制策略,进而可得到列车最优控制方式。

车钩力对脱轨的影响

为了发展重载列车运输,必须研究车钩力对脱轨的影响。本文提供了四轴货车曲线通过时的许用车钩力,在许用力范围内不致引起脱轨。

车钩间隙对货运列车车钩力的影响研究

分析了一定车钩间隙下牵引杆的使用对车钩力的影响。根据讨论得出,同样工况下,车钩间隙越大车钩力越大,对列车运行越不利。牵引杆的使用可有效降低车钩力。并结合实际运用情况。

救援工况下列车车钩力试验研究

本文针对城轨车辆在连挂调车过程中由于制动导致车钩断裂开展研究。通过对车钩进行标定并装车测试各工况下车钩力值,进行分析,得出结论。试验结果表明:按照试验各工况所得车钩力结果均在限值以内,车钩结构可靠。通过试验得出车钩力的分布规律,对司乘人员的操作有一定的指导意义。

基于纵向车钩力的大准线增开万吨重载列车编组方案对比分析

针对大准线计划开行的KM70、C62AK、C64等3种编组形式的万吨列车,充分考虑大准线的纵断面线路条件,建立了相应的纵向动力学模型,分别分析了3种编组列车在起动工况、紧急制动工况、常用全制动工况下的纵向车钩力分布规律,结果表明:在列车起动时,最大纵向车钩力出现在二位机车的后钩;在列车制动时,最大纵向车钩力出现在列车的中后部;在各工况下,3种编组列车的最大纵向车钩力均未超出安全限值,只要采取合理的操纵方法,均能保证重载列车的安全运行。

朔黄铁路2万t重载组合列车纵向车钩力分析及应用研究

结合朔黄铁路2万t重载组合列车动力学试验数据,研究2万t重载组合列车在朔黄线不同线路区段的列车纵向车钩力、纵向加速度等动力学指标分布规律及其安全性能,分析其影响因素,提出降低列车运行安全风险的技术对策。

快速货运动车组车钩间隙对车钩力的影响分析研究

快速货运动车组安装的是密接式车钩缓冲装置,车钩间隙的大小对列车的纵向冲击有较大的影响。通过分析快速货运动车组车钩缓冲装置结构、相关参数和车钩力的产生机制,建立快速货运动车组动力学模型,对动车组在启动和制动工况下不同车钩间隙对车钩力的影响进行了分析。

2万吨列车大秦线长大下坡道缓解车钩力优化

重载列车在长大下坡道缓解时经常出现较大的车钩力,严重时会导致发生脱轨、跳钩事故,对列车运行安全性产生了极大威胁。为了解决“1+1+可控列尾”编组的2万吨列车在大秦线长大下坡道运行过程中缓解后出现的车钩力较大问题,文章使用列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统,在静态车钩力预测基础上结合动态仿真验证分析列车在不同地点缓解时坡道因素对动态车钩力的影响,找到车钩力更小的缓解区间。计算结果表明,将第1把闸缓解区间前移1 000 m,第2、3、4把闸缓解区间分别后移800 m、1 400 m、900 m,可使4把闸缓解后最大车钩力分别降低10.2%、33.0%、43.2%、29.9%,有效提升了列车运行的安全性。

基于纵向动力学的重载列车长大坡道牵引力提升方式研究

为保障列车运行的平稳性和安全性,采用基于多刚体动力学的仿真方法,建立了神12“1+1”C64编组和神12“2+0”C80编组万t重载列车仿真模型,并以列车在神朔铁路真实线路条件下的运行工况为基础,研究了不同牵引力提升速率对车钩力和列车速度的影响。结果表明,在同等牵引力水平下,神12“1+1”C64编组列车由于是动力分散布置,其产生的最大拉钩力相较神12“2+0”C80编组大幅降低;牵引力提升速率越快,列车产生的车钩力越大,且车钩力振荡持续时间越长;采用先快后慢的牵引力提升方式,可有效降低列车产生的最大车钩力并减小速度损失。