Translohr有轨电车导向轨轮接触模型研究

基于调研上海张江Translohr有轨电车线路导向轨磨耗的基础上,推断出导向轮与导向轨的两种稳定的接触状态:两导向轮的踏面与倒V形导向轨的两个顶面接触,以及一侧导向轮轮缘与导向轨一侧轨腰接触状态。在忽略接触点位置变化的前提下,提出导向轮与导向轨之间的接触关系可简化为四点单边弹簧的等效力学模型。在Matlab/Simulink环境中建立Translohr有轨电车的动力学模型,其中动力走行部模型中引入Dummy体以简化空间四连杆的导向机构。仿真计算Translohr有轨电车在不同半径曲线上的轮轨接触状态,并实际测量了Translohr有轨电车在上海张江线路的轮轨导向力。仿真结果说明在40 m半径曲线上处于导向轮踏面与导向轨顶面接触接触状态,在25 m半径的曲线上出现一侧导向轮踏面和轮缘接触状态。仿真得到的轮轨导向力数值与实际测量结果具有较好的一致性。建立的导向轮轨模型可用来研究Translohr有轨电车导向轨侧磨产生的条件和影响因素。

Translohr有轨电车轨道结构

Translohr新型有轨电车系统已经得到较为广泛的应用。该系统导轨的轨道结构与传统有轨电车的轨道结构有着很大区别。结合上海浦东张江有轨电车工程导轨的轨道结构设计实践,简介了该类有轨电车正线导轨的轨道结构的设计概况,详细介绍了树脂浇注工艺特点和道岔设备特点。

Translohr有轨电车导向轮轨接触关系分析

Translohr有轨电车的导向轮呈V型布置,与倒V型钢质导向轨的2个侧面相配合,在横向和垂向坐标上呈现非一一映射的几何关系。为了分析Translohr有轨电车的导向轮和导向轨的接触关系,提出一种改进的轮对切片投影法,通过坐标变换将导向轮和导向轨非映射的轮轨几何关系转换成为映射关系。采用弹性轮轨接触的渗透量法求解Translohr有轨电车导向轮和导向轨的多点接触问题,绘制其导向轮和导向轨的多维度接触状态表格。应用上述轮轨接触表格,建立Translohr有轨电车的动力学模型,分析不同半径曲线上的轮轨接触状态。

新型有轨电车扣件系统设计及性能

针对国内有轨电车无枕式扣件调高量不足、共享路权地段扣件强度尚待加强等问题,提出了一种新型有轨电车扣件系统,并对该扣件进行了有限元分析和室内试验。该扣件系统为弹性不分开式有挡肩扣件,其中基板和调高座采用玻纤增强聚酰胺材料注塑成型,在保证承载力的前提下提高了基板和调高座的防腐蚀性和绝缘减振性;其余零部件为国铁标准件或地铁通用件。该扣件垂向调整量为0~+20 mm,轨距调整量为-12~+8 mm,调整极差为1 mm。计算和试验结果表明:本文研发的新型有轨电车扣件系统关键零部件受力和变形满足要求,结构可靠;300万次荷载循环后各零部件无损伤,无失效;能满足有轨电车对扣件系统调整量、强度和可靠性的要求,性能稳定,维修养护方便。将该扣件系统应用于实际工程,通车运营三年,服役状态良好。

计及驾驶风格的氢燃料电池有轨电车自适应能量管理策略

半独立路权运行模式下,氢燃料电池混合动力有轨电车驾驶员的驾驶风格影响锂电池荷电状态,从而对整车运行经济性有较大影响。提出一种结合驾驶员驾驶风格的自适应能量管理策略,以提高能量管理策略对工况和驾驶风格的适应性。首先,考虑不同的道路工况对驾驶员驾驶风格的影响,通过K-均值聚类算法对行驶工况进行识别,将行驶工况分为低速、中速、高速3类;引入冲击度和加速度标准差构建基于模糊逻辑的算法,对驾驶风格进行识别,将驾驶风格分为迟钝型、标准型、激进型3类。其次,建立系统瞬时氢耗量最优的目标函数,在满足约束条件的前提下,引入锂电池荷电状态等效因子修正系数,针对不同驾驶风格调整传统等效氢耗最小策略中相应的等效因子,以实现等效因子随驾驶风格的改变实时变化。最后,将该策略与传统等效氢耗最小策略、庞特里亚金极小值策略进行仿真对比分析,结果表明:该策略能实现3个动力源功率分配最优;锂电池和超级电容荷电状态波动曲线相较于其他2种策略最为平滑;在续驶里程结束时混合动力系统氢耗量为1.39 kg,具有最为优越的燃油经济性;母线电压最大偏移率最小;能使3个动力源平稳出力,具有较强的系统稳定性。研究结果为进一步提高有轨电车实际运行中对驾驶风格的适应性提供参考。

基于色彩地理学理论的城市有轨电车涂装设计研究——以成都市有轨电车为例

为了提升有轨电车涂装传达城市地域文化的效果。引用色彩地理学理论及方法,通过辨识、提取、测色记录、转译、编谱的步骤分析具有城市特征的色彩,并应用到有轨电车设计流程中。以成都市有轨电车为设计实践案例,得到三套色彩涂装方案,并且在10名乘客对方案的语义评价中获得认可。表明色彩地理学理论及方法可以为城市有轨电车涂装设计提供指导作用,提高城市有轨电车涂装设计的综合质量。

考虑耐久性的PEM燃料电池有轨电车自适应优化控制策略

针对燃料电池/锂电池/超级电容混合储能有轨电车在动态负载、启停循环、怠速循环、大功率运行时质子交换膜(PEM)燃料电池寿命衰减情况,提出Pontryagin极小值原理(PMP)与耐久性结合的能量管理策略。通过启停控制策略控制燃料电池的启动与停止,有效降低燃料电池启动次数;利用储能系统总体氢气消耗为经济性代价,燃料电池性能衰退指数为耐久性代价,构建联合代价函数;在满足期望条件下,实现协态变量随荷电状态实时变化的在线适应;将所提策略与传统极小值策略和状态机策略进行仿真对比。结果表明:城市循环工况中所提策略较于传统Pontryagin策略燃料电池峰值电流降低了33.2%,氢气消耗下降了12.50%;郊区循环工况中所提策略较传统Pontryagin策略峰值电流降低了21.88%,氢气消耗下降了40.39%。所提管理策略在不同工况下均有良好的适应能力,解决了传统PMP只能离线应用的缺点,将启停次数控制在较低水平,具有延寿燃料电池的能力。

有轨电车小半径曲线梁桥减隔震措施对比研究

为适应交通路网发展需求,小半径曲线桥被广泛应用,其中有轨电车小半径曲线桥占据较高的比重。为确保地震区有轨电车的抗震安全,常采用减隔震装置以减小地震响应。然而,不同装置类型和布置方式对减隔震效果存在较大差异,因此有必要深入研究优化策略。本文以某典型有轨电车小半径曲线桥为工程背景,基于多个单一减震装置有机组合,依据边墩控制位移、中墩降低内力的组合减震理念,提出了一种新型的组合减隔震装置,并选择适宜参数的摩擦摆支座(FPS)、铅芯橡胶支座(LRB)和液体黏滞阻尼器(FVD)三种减隔震装置,通过动力非线性时程分析,探究了各装置关键参数对于曲线桥减震效果的影响,并对采用不同减隔震装置的有轨电车小半径曲线桥地震响应进行对比分析。研究发现:本文提出的组合减隔震方案能够明显弥补单一减隔震装置的不足,达到更好的减隔震效果,值得在同类桥梁中推广应用;FPS与LRB对墩底内力控制效果较好,但会在一定程度上放大结构的墩梁相对位移;FVD对墩梁相对位移的控制效果更好,但对墩底内力的控制效果比其他两种减隔震装置差。

有轨电车嵌入式轨道路基不均匀沉降限值研究

为确定有轨电车嵌入式轨道路基不均匀沉降的具体限值,根据多刚体动力学和有限单元法,建立考虑路基不均匀沉降的有轨电车车辆-嵌入式轨道-路基耦合动力学模型。详细分析在自重荷载作用下路基沉降幅值和波长对嵌入式轨道几何形态的影响规律,识别出对车辆和轨道结构动力响应较为敏感的路基沉降波长,并基于轨道板疲劳寿命得到路基不均匀沉降限值。研究结果表明:(1)在自重荷载作用下,余弦形路基不均匀沉降区域内钢轨的跟随性变形曲线也呈现为类余弦形,与普通扣件离散支承式无砟轨道的钢轨变形曲线基本相同;(2)随着沉降波长增加,车体垂向加速度和嵌入式轨道结构的动力响应均呈现先增加后减小的变化趋势;当路基沉降波长取10 m时,车体垂向加速度、钢轨动位移、轨道板动位移和轨道板弯曲应力都取得最大值,从而说明敏感路基沉降波长为10 m;(3)为保证有轨电车嵌入式轨道的60年服役年限,建议严格控制波长10 m以下的路基不均匀沉降,波长为20 m路基不均匀沉降对应的沉降幅值不应大于24 mm。

定时约束下有轨电车区间节能速度曲线优化算法

[目的]考虑能耗因素的有轨电车运行控制方案计算需要进行大量节能曲线计算。为建立精确、高效的区间节能速度曲线寻优模型,需要针对有轨电车车速慢、区间间距短和较少长大坡段的特性,研究定时约束条件下基于时间步长搜索的节能速度曲线优化算法。[方法]在实现基础遍历搜索的基础上,通过边界分析缩小可行解搜索范围;针对有轨电车加速时长给定的情况,提出基于定加速时长的节能优化算法,避免在陡下坡段时执行非必要的制动,并采用二分法加快方案搜索速度;针对有轨电车加速时长未定的情况,在有轨电车巡航段及惰行段不产生额外制动的前提下,给出基于能耗变化敏感度的改进搜索方法,有助于快速锁定最优加速时间。[结果及结论]与既有数值分析法相比,本算法基于步长搜索替代复杂的积分过程,简化的运算流程;测试数据显示,算法在典型有轨电车运行区间单次运算时间不超过1ms,相比常规的遗传算法,计算速度有较大的提升。算法可通过变更步长方式来调整运算精度和速度指标,可作为有轨电车线路节能运算的基础算法。

有轨电车通过平交路口车路协同速度控制系统

[目的]为解决有轨电车在平交路口必须降速的问题,提出一种有轨电车通过平交路口车路协同速度控制系统。[方法]分析了有轨电车平交路口运行特征;介绍了有轨电车通过平交路口车路协同速度控制系统的设计思路,以及控制算法模块的实现流程;对所提控制系统的实施效应进行分析。[结果及结论]所提控制系统通过车辆定位技术和清空区冲突检测技术,结合与路口交通信号机的通信,判定有轨电车通过路口的方式。当有轨电车获得通过路权且清空区无冲突时,采用可控实体隔离设施临时性地创建有轨电车通行的独享封闭区间,保障有轨电车安全高效地通过平交路口。所提控制系统可以实现有轨电车在信号绿灯条件下不减速通过路口。所提控制系统对于前后站台相距250 m以上的无站台平交路口适用性较好,其能提高约15%的运行速度,减少40%的区间运行能耗,同时还能减少因平交路口干扰造成站间运行时间的随机偏差。

小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路研究

为研究小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路的力学特性,根据梁轨纵向和横向相互作用原理,采用有限元法建立三维曲线简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路模型,详细分析了钢轨温度、曲线半径、高分子材料纵向阻力和横向刚度对钢轨和桥梁纵、横向受力和变形的影响规律。结果表明:(1)钢轨温度的增加会显著加剧伸缩工况中梁轨横向相互作用,故在进行小半径曲线桥上无缝线路设计时,需要考虑钢轨温度对桥墩横向受力的影响;(2)随着曲线半径的增加,钢轨伸缩力和梁轨纵向相对位移逐渐增加,梁轨横向相对位移和桥梁墩台横向受力则呈现整体减小的变化趋势;(3)当曲线半径大于300 m时,梁轨纵、横向相互作用与直线模型的计算结果逐渐趋于一致;(4)降低高分子材料纵向阻力可以显著减小桥梁墩台纵向和横向受力,对无缝线路力学特性而言,高分子材料横向刚度不是一个十分敏感的参数;(5)曲线半径对伸缩工况和断轨工况的影响较为显著,而对挠曲工况和制动工况的影响相对较小;(6)采用直线模型的计算结果进行钢轨强度和断缝值检算是偏安全的,但在检算小半径曲线地段桥梁墩台横向受力时需要采用曲线模型。

基于公园城市场景营造下的有轨电车站点环境评估与优化策略

[目的]在当今新时代公园城市生态建设与新型城镇化的发展背景之下,探索城市新场景营造与城市轨道交通环境相结合的规划方向与影响因素。[方法]基于成都公园城市的场景营造建设实践,以“环境性”“文化性”和“社会性”作为“场景营造”的评价标准,构建了由3项一级评价指标、10项二级评价指标组成的有轨电车站点环境评价标准与指标体系,并综合分析成都有轨电车蓉2号线西南交大站点环境的优劣情况。[结果及结论]在公园城市场景营造原则和有轨电车站点环境评价体系的指导下,对成都有轨电车蓉2号线西南交大站环境现状进行调研分析;针对站点环境建筑形式单一、场景意象模糊等环境问题,提出有轨电车站点便捷可达性、功能性、舒适性等方面的优化建议,以实现以人为本、绿色交通、产城一体的“公园城市+轨道交通”的新场景营造。

有轨电车电子机械制动系统夹紧力控制优化方法

针对有轨电车电子机械制动(EMB)系统,提出一种夹紧力控制优化方法。首先建立EMB系统的数学模型,依据其物理结构及刚度非线性特性,将控制器设计为夹紧力控制层与转速控制两级控制结构。针对夹紧力控制层,仅考虑间隙消除与夹紧力的跟踪控制,采用速度曲线规划与夹紧力非线性PI控制相结合,以在期望时间内实现制动间隙快速消除;针对控制层,将系统中存在不确定扰动等效于综合干扰项,提出一种自适应增益超螺旋算法(AGSTA),提高了电机控制层对未知干扰的鲁棒性及速度跟踪的快速性,减小转速超调,使EMB系统的夹紧力保持一致。仿真及实验结果表明,所提出的夹紧力控制优化方法能够有效地改善系统的控制性能。

基于轮轨定位数据的有轨电车区间驾驶特征分析

为分析人工驾驶条件下有轨电车区间速度及可靠性特征,基于轮轨定位数据,计算有轨电车在加速段、巡航段、制动段和交叉口的运行特征指标,分析人工驾驶决策对各指标的影响机制;并建立区间运行速度的多因素回归分析模型及概率分布模型。结果表明:由于人工驾驶的模糊控制特点,司机无法实现充分加减速;终点速度和制动系数对区间运行速度贡献度总占比达57%,是驾驶行为优化的重点;区间运行速度呈高斯混合分布(Gaussian Mixture Model,GMM),对常见绿波带宽有较高的偏出率,是造成线路时间可靠性低的重要原因。

有轨电车混合储能系统的能量管理策略与容量优化

现代有轨电车混合储能系统的关键问题在于制定高效科学的能量管理策略,其结果可以实现储能元件之间的合理功率分配,影响各个储能元件的性能。文中提出一种改进的新型能量管理策略,根据有轨电车的实际需求,采用带有能量互补的恒定功率比例能量管理策略,对混合储能系统分配负载功率。以系统总质量最小为目标进行容量优化,用Matlab进行算例仿真分析,结果表明,提出的能量管理策略优化了超级电容的工作状态,减轻了系统的质量,能使混合储能系统提供足够的牵引功率并吸收列车的制动能量,可以满足列车的功率需求。

低地板有轨电车平稳性影响要素分析

针对某低地板有轨电车在车辆设计阶段平稳性指标超标的问题,从车辆参数和轨道激励两个方面进行原因探析。通过对车辆关键参数的优化分析可知:降低二系刚度和阻尼能够适当地改善车辆的运行平稳性,但过小的刚度和阻尼在工程应用中难以实现。通过对美国五级谱和德国高干扰谱进行时频域特征分析可知:轨道谱短波高频振动能量较大是有轨电车平稳性超标的原因,建议定期对钢轨进行打磨,以此来控制轨道短波的振动能量。

不同桥墩布置形式下有轨电车小半径曲线桥地震响应研究

为适应现代交通的发展需要,有轨电车小半径曲线桥得到广泛应用。而由于曲线桥的几何非规则性,其地震响应相较其余桥型更为强烈和复杂,如何在设计时尽可能减小曲线桥震害值得深入研究。以某实际工程项目为背景,分别建立不同桥墩墩高布置形式的三维有限元模型,通过非线性动力时程分析,探究了等高型、渐变型、凹岛型以及凸岛型等布置形式下各个桥墩的内力响应与位移响应,并为曲线桥的抗震设计提出建议。通过对比与分析表明:有轨电车小半径曲线桥在抗震设计中应优选等高型布置形式,尽量避开渐变型,且在实际工程中需注意对固定墩采取必要的抗震构造措施。

融合视觉力的有轨电车造型谱系化设计

文章基于视知觉动力理论,探讨视觉力在有轨电车造型谱系化设计中的实施流程与方法。首先,根据视觉力在产品造型塑造中的具体应用方法构建视觉力推演规则表;其次,整理并分析有轨电车品牌造型的典型特征,以确定谱系化所需的初始特征状态;再次,提取与品牌印象和发展趋势相关的意象词汇,从表中选取相应方法,进行特征谱系化推演;最后,在此基础上,设计出多套中车品牌谱系化特征的有轨电车方案。融合视觉力的谱系化设计方法,整体操作简便,步骤明确,能够充分体现品牌谱系和车体自身形态,为我国有轨电车企业在造型品牌形象构建方面提供了理论与方法。

低运量轨道资源共享研究——以广州新型有轨电车为例

在我国不断完善的多层次城市轨道交通体系中,低运量轨道扮演者越来越重的角色,统筹解决好低运量轨道与其他轨道交通资源的关系,对促进多层次轨道交通系统的可持续发展具有重要意义。本次研究,重点针对广州新型有轨电车,从车辆基地、机电系统、通信信号设施、一体化运营设施4个层面出发,对有轨电车与大运量资源共享的各个方面均作出探讨,并提出合理化建议,也为其他城市发展低运量轨道,实现资源高效利用提供了参考。