重载货运列车缓冲器虚拟仿真实验教学平台开发与应用

重载货运列车缓冲器实验教学存在场地面积大、费用高、周期长、损耗高、风险高、效率低等特点。针对其特点,以HM-1型重载货运列车缓冲器为研究对象,在实验教学项目基础上开发缓冲器虚拟仿真实验教学平台,构建缓冲器结构认知与参数设计、冲击实验设计、缓冲器力学特性优化设计三大学习任务,通过运用界面交互设计引导学生自主完成实验的学习与考核。依托开放式实验教学平台开展实验教学,实现远程在线实验、在线批改,提升实验效率,降低实验成本。

新型重载列车移动闭塞系统设计及关键技术研究

通过借鉴已有的CTCS-3级准移动闭塞系统架构和控制逻辑,结合北斗卫星导航系统在重载铁路的测试使用情况,提出一种新型重载列车信号自动控制系统方案。系统采用移动闭塞制式,并增加了ATO功能,根据列车实际运行情况和线路条件,对列车进行合理的牵引和制动、列车精确定位、远程控制重联机车等。系统实现辅助司机驾驶,能减轻司机劳动强度。当运行计划改变时或者失效时,承载ATO功能的TSRS还能及时提醒司机,将列车的实时运行状态信息反馈至地面CTC中心。目前系统已顺利通过测试,为我国重载铁路设计、产品研发提供技术参考与借鉴。

客货混行条件下神朔重载铁路小半径曲线超高调整方案研究

针对神朔重载铁路曲线超高设置普遍偏高的情况,以病害发展最为严重的最小400 m半径曲线为例对客货混行条件下合理超高取值进行了研究。首先,分别建立了考虑多车效应的重载货车/客运列车-轨道系统精细化动力分析模型,对车辆系统、钩缓装置中细部构件及部件间接触摩擦等作用机制进行了精细模拟,基于Hertz理论及FASTSIM算法进行轮轨接触计算,利用自主研发设备通过现场参数试验进行轨道建模;基于所建模型对既有超高条件下货车、客车通过曲线时动力特性以及超高逐渐降低后的影响规律进行了系统分析,基于理论仿真分析结果结合规范要求并充分考虑实际运营条件,提出将曲线超高下调10 mm;为了对超高调整方案进行检验,在神朔铁路现场选取曲线试验段对超高进行调整,并分别在超高调整前后开展了轨道结构动力学试验;试验结果对比表明,试验段超高调整后在一定程度上缓解了货物列车过曲线时过超高的行车状态,内外轨受力变形更为均衡,整体轮轨作用力和动位移水平明显降低,可有效减缓轨道伤损病害的发生发展。研究可有效解决神朔铁路曲线内轨病害严重的问题,也可为重载铁路客货混运条件下曲线超高的合理设计提供新思路。

新材质重载货车车轮性能研究

针对目前我国重载铁路货车车轮运用情况不佳的现实,为提高车轮抗磨耗性能,同时兼顾车轮抗热损伤性能,研究车轮材质,分别确定辗钢重载货车车轮和铸钢重载货车车轮的材质成分设计方案,并试制出车轮样品。对试制的车轮样品分别进行磨耗性能研究、力学性能与微观组织分析、抗热损伤性能研究。结果表明:试制的辗钢车轮样品抗磨耗性能和强度分别比普通CL60辗钢车轮提高约40%和25%,铸钢车轮样品抗磨耗性能和强度分别比普通ZL—B铸钢车轮提高约30%和25%;2种车轮样品的显微组织均为细珠光体与少量沿晶界分布的铁素体;2种车轮的抗热损伤性能均可满足我国重载货车实际运用条件要求。

重载铁路轨道刚度对货物列车抗脱轨安全度的影响

为确定具有预防货物列车脱轨功能的轨道刚度合理值,基于列车轨道系统空间振动计算模型及列车脱轨能量随机分析方法,提出了货物列车-轨道(FTT)系统横向振动稳定性分析方法,分析多组扣件及道床横向刚度组合下FTT系统抗脱轨能力、FTT系统横向振动稳定性及其振动响应的影响.结果表明:FTT系统抗脱轨能力、临界车速及容许极限车速随着扣件及道床横向刚度的增大均有大幅度提高,但当扣件和道床横向刚度分别增大至90和10 MN/m时,其提高幅度逐渐减小,且当扣件和道床横向刚度分别由120 MN/m增至150 MN/m、15 MN/m增至20 M N/m时FTT系统抗脱轨能力、临界车速及容许极限车速仅提高了3.9%,1.8%和1.8%;另外,增大扣件和道床横向刚度有助于减小轨道横向位移.考虑日趋紧张的重载铁路市场竞争,建议扣件横向刚度取90~120 MN/m,道床横向刚度取10~15 MN/m.

重载铁路桥上货物列车脱轨预防措施

针对重载铁路常见桥梁结构特点,建立货物列车-轨道-桥梁系统(简称"FTTB系统")空间振动计算模型;按照列车脱轨能量随机分析理论,提出重载铁路FTTB系统横向振动稳定性分析方法。通过算例,计算圆形墩加固前、后FTTB系统横向振动稳定性及其振动响应。研究结果表明:算例中圆形墩加固后FTTB系统抗脱轨能力可提高50%;圆形墩加固前、后FTTB系统横向振动失稳临界车速分别为134.45 km/h和156.99 km/h,容许极限车速分别为107.56 km/h和125.59 km/h;圆形墩加固后货物列车以80 km/h车速过桥时平稳性有保证;与加固前相比,桥梁跨中和墩顶横向位移分别减小54.5%和83.8%。该分析方法能够同时反映货物列车脱轨信息和FTTB系统空间振动特性,可为桥上货物列车脱轨预防措施提供更加全面、科学的评价。

基于二元线性模型的铁路货车保有量预测

通过分析我国铁路2005-2011年的运营里程、货运量和货车保有量,建立货车保有量与运营里程和货运量的二元线性关系模型;根据GDP年均增长率与铁路货运量年均增长率存在一定的正相关关系和比例关系,建立一元二次回归模型和弹性系统模型相结合的货运量预测模型;在此基础上预测未来几年我国铁路的货车保有量。预测结果表明,到2015年,我国铁路货车保有量将突破102万辆。结合当前我国铁路基础设施的适应性,建议在既有线上推广运用27t轴重通用货车(C80E型)。

基于货物列车抗脱轨安全度的重载铁路轨道结构强化措施评价

根据重载铁路货物列车?轨道系统(FTT系统)横向振动稳定性分析方法,提出基于货物列车抗脱轨安全度的重载铁路轨道结构强化措施评价方法,分析并量化提高钢轨等级、采用III型轨枕、强化扣件及道床等轨道强化措施对货物列车抗脱轨安全度的影响。研究结果表明:与提高钢轨等级相比,采用III型轨枕对列车抗脱轨能力、临界车速及容许极限车速的影响更大;强化扣件或道床均可大幅度提高列车抗脱轨能力、临界车速及容许极限车速,但当扣件和道床的横向刚度分别大于120 MN/m和15 MN/m时,货物列车抗脱轨安全度提升幅度较小;上述轨道强化措施均能改善行车平稳性,但强化道床对行车平稳性影响较小。轨道强化措施具有提高货物列车抗脱轨安全度的功能,且本文提出的评价方法能够反映列车抗脱轨信息,可为轨道强化措施的评价和制定提供参考。

轨道车辆车钩多元载荷识别与测量方法研究

提出一种温度自补偿组合电桥式的车钩多元载荷测量系统及解耦识别方法。首先,考虑纵向拉伸、点头、摇头弯曲作用下钩体对称面的应变特性,建立基于四钩面应变和、对称钩面应变差感知的纵向拉伸、横向摇头与垂向点头载荷识别理论模型;然后,通过在各钩面布置正交组合应变阵列并进行组桥设计,实现对各钩面的应变四则运算和日照差异导致的温度零漂自适应补偿,并通过温度补偿试验与常规功能桥路进行对比;最后,通过多向加载试验对车钩载荷识别系数进行标定,并对标定的理论模型进行耦合随机加载验证。研究结果表明:该车钩多元载荷测量方法可有效补偿温度漂移,三向载荷的识别精度在2 kN以内,可以满足现场实际工程应用需求。

在线超声检测系统中螺旋线圈换能器的应用

针对在线车轮超声检测系统的工程应用,研究了圆形螺旋线圈电磁超声换能器由洛伦兹力换能机制在钢中产生的辐射声场。给出了涡流、等效表面力源和辐射声场的计算方法,分析了圆形螺旋线圈换能器在钢试块上的辐射指向性。结果表明,辐射的圆周径向偏振横波为两边瓣中空指向性,对理解圆形螺旋线圈换能器的辐射声场和在重载货车车轮轮辋在线辋裂缺陷检测中的工程应用具有一定的指导意义。

开行27t轴重C_(80E)货车条件下轨道适应性分析

为增加运量、提高运输效率和货运收益,在太原铁路局部分线路开行了27 t轴重C_(80E)货车。与23 t轴重C70货车相比,27 t轴重货车轴重增加17.4%。货车轴重的提高相应地大幅增加了线路上的作用力,将导致既有铁路轨道结构与部件面临一系列问题。本文针对C_(80E)货车运营条件下的径路轨道结构进行了现场调研及轨道适应性分析,提出了27 t轴重C80E货车开行前后轨道结构需采取的相关措施及针对性的建议。

跑道线圈换能器在铁路重载货车探伤中的应用

针对在线车轮超声探伤系统的工程应用,研究了跑道线圈电磁超声换能器由洛伦兹力换能机制在钢中产生的辐射声场。根据外磁场和线圈配置,将表面力源近似为非均匀的水平剪切力源,数值计算得到了此力源的辐射声场指向性图,并与实验结果进行比对,结果表明辐射的水平偏振横波具有中间强两侧弱的指向性,对理解跑道形电磁线圈超声换能器的辐射声场和在重载货车车轮辋裂缺陷探伤中的工程应用具有一定的指导意义。

基于振动传递特性分析的快捷重载货车空载运行时的振动控制

针对快捷重载货运列车运行过程中运行不平顺、振动剧烈等问题,基于有限元模态分析和多体动力学刚柔耦合分析基本理论,利用Ansys和Simpack联合仿真分析方法,建立考虑转向架和车厢弹性的整车刚柔耦合动力学模型,模拟货车行驶过程,分析关键位置振动响应;利用时频分析和频响分析得出结构振动较大的原因,并通过理论分析找出结构优化的方法,设计新型轮对定位结构和调频质量阻尼器结构.结果表明:车厢和侧架的弹性共振是导致车辆系统振动剧烈的原因,新型轮对定位结构能够很好地抑制轮对和转向架的垂向和横向振动,车厢中部调频质量阻尼器的使用能够有效抑制车厢浮沉振动.因此,振动传递特性分析是研究车辆振动的有效手段,得出振动能量与激励和系统传递的相关性,本文提出的两种改进结构设计可为快捷重载货运列车的振动控制提供技术支持和应用参考.

浅议提速和重载货车制动技术发展前景

结合当前铁路货车提速和重载的发展方向,从理论上展望了铁路提速和重载货车制动技术的发展前景。

双线系杆拱桥对不同列车荷载的适应性分析

以一座跨度为128 m铁路双线系杆拱桥为例,基于TB 3466—2016《铁路列车荷载图式》,在ZK,ZC,ZKH,ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下,分析系杆拱结构受力及变形性能,探讨其适应性及控制因素。研究结果表明:主梁结构在4种列车荷载作用下均满足规范要求,在ZK,ZC列车荷载作用下,主梁结构强度及抗裂安全系数均较大,可采用适当减少预应力配置等形式进行优化调整;在ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下,拱肋横向稳定安全系数接近限值,且拱肋与拱脚连接位置8 m范围内强度安全系数超规范限值,钢管厚度需增加,表明该桥型控制因素为拱肋结构受力及拱肋横向稳定性;结构刚度均满足规范限值,挠跨比最小值亦达1/5 000,反映了系杆拱桥刚度大的特点;双线系杆拱仅在ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下需局部调整结构尺寸,其余均可满足结构受力及变形要求,表现出良好的适应性。

有砟、无砟轨道型式下货运列车振动对基底围岩的影响规律研究

文章对比分析有砟轨道及无砟轨道两种型式下,隧道基底围岩的振动响应规律。以车速为60km/h的C80型货运列车为激励荷载,考虑10t、15t、20t、25t、30t、35t六种轴重工况,建立三维动力有限元模型进行对比分析。结果表明:相同轴重时,两种轨道型式下隧道基底围岩加速度的衰减规律基本相同,无砟轨道的响应量级及随深度的衰减梯度均大于有砟轨道;随轴重的增加,两种工况下的基底振动响应均单调增加,无砟轨道工况的变化梯度大于有砟轨道工况;从列车振动影响角度考虑,在同等围岩等级地段修建重载铁路建议优先采用有砟轨道。

关于长大空罐列车纵向动力学问题的初步研究

通过对长大空罐列车具体运行事故的调查分析,初步找出了事故的主要原因,并指出在重载运输不断发展的今天,应加强对长大空列纵向动力学的研究,同时还对研究工作提出了建议。

铁路货车的发展与关键技术

分析研究了国内外铁路货车发展的现状 ,介绍了目前铁路货车进步的主要技术措施 ,并根据我国铁路市场的需要和技术发展现状 。

长大货物列车制动机试验台

中国铁路货运大力发展重载、快捷的铁路货运技术,提倡速度、密度、载重量并举,在我国经济发展中发挥了重要的作用。我国铁路货运载重大、编组长并且速度高、制动距离短。重载列车已经由万吨达到2万t,并直指向3万t,为了适应研究工作的需要,建设适应中国国情的铁路货车制动系统列车试验台很有必要,根据我国现有的长大货物列车的特点,提出长大货物列车制动机试验台设计建议。

区分不同层次,发展重载运输配套技术

该文阐述了重载运输对我国铁路扩能提效的重要作用;提出根据线路不同繁忙程度,在我国发展重载运输的三种模式;指出区分不同层次推广不同配套适用技术,是充分发挥重载运输效能的有效手段。