Dynamic Analysis of the Configuration of Lead Curves of Turnouts

A space coupling vibration model of the system of wheel and lead curve rails of turnouts is presented, in which the vibration of the straight and curved rails are taken into account and the variations of the elasticity of roadbed with the length of switch ties are considered. It is used to investigate the dynamic characteristics of different configuration of lead curve, such as circular curve, cubic spiral and high order transition curves. Based on the numerical analysis, some advantageous configurations of lead curve are suggested.

尖轨端面复杂廓形机器人铣削轨迹规划方法

铁路道岔尖轨数控成型铣削后的打磨抛光目前普遍由人工完成,存在效率低、质量一致性差和漏打磨等问题,难以满足尖轨高效高质加工需求。而将工业机器人铣削技术应用到打磨抛光工序中虽可提升尖轨制造自动化水平,但尖轨端面廓形的复杂多变以及机器人存在的弱刚性又导致其加工轨迹平滑度难以得到保障。为此,需要对尖轨端面复杂廓形机器人铣削轨迹规划方法进行创新。首先,基于MD-H参数法建立机器人运动学模型并分析其运动特性;然后,采用三次NURBS曲线对尖轨端面廓形进行参数化描述,以铣削作业法向刚度性能指标作为优化目标,建立轨迹点姿态优化模型;同时,考虑机器人关节连续性约束,建立机器人铣削轨迹姿态规划模型;在此基础上,基于S型曲线算法实现机器人铣削速度规划;最后,通过仿真和试验进行验证。结果表明:该方法能够有效控制机器人的运动轨迹,解决了外凸夹角区域的“过切”和“跳刀”问题,加工后尖轨端面廓形更为平滑,能满足尖轨制造要求。

跨座式旅游观光单轨同侧曲线道岔设计

[目的]某景区的旅游轨道项目为单线线路,为了提高游客的输送效率,需在既有曲线线路中对称布置两组单开曲线道岔,因此需要设计一种同侧曲线道岔,以解决实际工程问题。[方法]首先对道岔设计需求进行了研究,确定了同侧曲线道岔的基本线形;考虑道岔动作时间、支承形式及景观设计要求等因素,比选各道岔类型;提出线形设计原则及要点,并对动能损失、未被平衡的离心加速度、未被平衡的离心加速度增量等道岔设计参数进行评估分析;考虑既有线路的线形和道岔的安装空间、安装方式等因素进行线形设计和方案设计,以满足道岔的性能指标要求和特殊设计需求;根据列车荷载等因素对道岔的主要构件进行有限元分析。[结果及结论]推荐的道岔类型为单回转替换梁型同侧曲线道岔,其具有结构简单可靠、技术经济性高等优点,能够满足道岔布置时的特殊需求。

高速铁路连续大号码道岔应答器布置及功能实现

高速铁路大号码道岔是提升车站运输效率的重要基础设施,列控系统必须结合大号码道岔的布置特点,控制车地信息交互,以确保列车按规定速度经大号码道岔侧向运行。通过分析大号码道岔应答器的设置及报文发送原则,结合车载设备在特定码序下的控制逻辑,开展系统性研究,在不改变既有CTCS体系基本架构的前提下,通过理论分析、场景研究、仿真验证等方法,提出并充分验证高速铁路连续大号码道岔应答器的布置原则,以及大号码道岔应答器报文的控制方案。该方案有效提高了列车在“弯进弯出”场景下,经过连续大号码道岔侧向的运行效率,进一步扩展了列控系统在复杂运营场景中的控制能力。

基于B样条曲线的心轨重构廓形参数影响分析

针对固定辙叉钢轨廓形不规则变化特点,基于B样条理论提出一种考虑固定辙叉钢轨断面廓形特征的参数化设计方法,并提出拟合钢轨廓形贴合度评价指标和关键控制参数对廓形贴合度影响权重指标;以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,采用DOE(design of experiments)方法分析轨顶横坡、侧面纵坡和复合圆弧段比例系数对心轨轨头整体廓形、轨顶面廓形和侧面廓形的影响.结果表明:1)在心轨20 mm断面,轨顶横坡、侧面纵坡和复合圆弧段比例系数对心轨整体廓形变化的影响权重分别为21.08%、56.89%和22.02%,对心轨顶面廓形变化影响权重分别为8.42%、61.95%、29.63%;在心轨50 mm断面,各关键控制参数对心轨轨头整体廓形变化影响权重分别为55.9%、33.38%、10.72%;侧面纵坡对心轨20 mm和50 mm断面的侧面廓形变化影响权重分别为76.82%、66.04%.2)当心轨轨头宽度为20 mm时,侧面纵坡对各部分廓形变化影响均达到50%以上;随着心轨轨头宽度的增大,心轨轨顶横坡对整体廓形变化影响权重由21.8%增至55.9%,侧面纵坡和复合圆弧段比例系数影响权重则分别减小41.3%和51.3%.

铁路道岔结构优化与性能提升研究

提升铁路道岔质量,对于提升铁路线路的运行安全和使用寿命具有重要意义。针对铁路道岔的常见问题进行归类分析,形成四大类分类结果,包括几何尺寸问题、导曲部分问题、转辙部分问题和辙叉部分问题。在这一分类的基础上,进行总体适应度函数和分类适应度函数的设计。针对10组道岔展开实验研究,结果表明,经过该文优化设计的道岔,使用时间和过重总量获得明显增加,道岔质量得到明显提升。

轴箱内置式转向架高速线路适应性评估

基于轴箱内置式转向架实测参数及边界条件,建立动车组拖车动力学仿真模型。研究新车轮型面、大锥度车轮型面与60D、60N及其正负偏差钢轨型面匹配并高速通过实测线路时,车辆运行稳定性及平稳性;研究轴箱内置式转向架高速通过不同曲线线路,以及正、侧向通过18#道岔时的车辆运行安全性,并评估轴箱内置式转向架对高速线路适应性。结果表明:轴箱内置式转向架动车组以300~450km/h运行速度通过直线线路时,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、构架横向加速度等稳定性指标,随运行速度提升呈增大趋势,但均未超出相应标准限值,车辆平稳性指标属于优级;当动车组以不同运行速度通过不同半径曲线时,稳定性指标未超出相应标准限值,车辆平稳性指标属于优级,且轮对冲角很小;动车组以450km/h运行速度正向通过18#道岔、以90km/h运行速度侧向通过18#道岔时,稳定性指标未超出相应标准限值;动车组通过实测三级轨道水平不平顺时,稳定性指标未超出相应标准限值,车辆的垂、横向平稳性指标属于优级。因此,轴箱内置式转向架动车组在400km/h运行速度范围内,能够适应京沪高铁线路运行。

客专线道岔曲股开通时长短心轨轨腰与顶铁间隙变化规律

道岔曲股开通时,可动心辙叉的长短心轨轨腰与顶铁间隙过大会对长短心轨组件的受力造成不利影响。采用有限元软件,对曲股开通时客专线12号、18号道岔长短心轨轨腰与顶铁的间隙进行模拟分析,研究间隙的变化规律,为厂内道岔组装执行TB/T 3307.1-2020《高速铁路道岔制造技术条件第1部分:制造与组装》标准提供理论参考。结果表明:有限元分析结果与厂内实测数据基本相符,采用有限元模拟可动心辙叉由直股到曲股开通时轨腰与顶铁的间隙变化情况是可行的。考虑客专线12号道岔长短心轨115#顶铁间隙曲股开通时变化超过了3 mm,建议对客专线12号道岔长短心轨结构进一步研究及优化。

基于聚类算法的道岔健康度标准值智能分析系统研究

根据专家经验分析道岔曲线特性并设置每组道岔的标准值具有工作量大、专家经验标准值不能覆盖每个道岔特性的问题。在分析道岔特性及健康度评价现状基础上,基于云平台技术,搭建道岔健康度自学习软件架构,阐述了使用专家经验分析道岔数据、三次样条差值曲线算法和K-means聚类算法在道岔健康度标准值智能选取系统中的应用,提出基于聚类算法的道岔健康度标准值智能提取方法。系统可适用于不同类型的道岔,能够有效降低设置不同道岔系统健康度评价参数标准值的工作量。

同一信号机防护两条不同速度大号码道岔进路方案研究

当铁路信号机防护2条不同速度的大号码道岔侧向进路,且2条进路只能共用1组大号码道岔应答器组时,列控中心无法根据不同进路发送对应大号码道岔侧向速度,为此,对大号码道岔侧向速度控制原则进行研究。重点针对最不利行车许可原则和安全制动原则,提出2种设计方案进行比选。通过研究得出,若过岔后控车曲线是由140 km/h到120 km/h的降速曲线,且不同速度段均能平稳制动,则该组大号码道岔侧向速度宜按140 km/h描述。此外,建议工程设计时优先按照防护信号机内方一条为直向进路、另一条为侧向进路进行设计。研究结论对类似枢纽车站具有一定参考意义。

曲线尖轨线型对其磨耗特性影响的研究

为解决曲线尖轨使用寿命短的技术难题,研究并实践了直曲组合型曲线尖轨技术。新尖轨采用相离半切线型,前端直线段长度为5 439 mm,是原曲线尖轨前端直线段长度的2倍。重载车辆—道岔动力学仿真计算结果表明,该设计可显著减小列车顺向出岔时作用在尖轨前端的横向力及磨耗指标,从而改变尖轨磨耗特性,延长尖轨使用寿命。尖轨磨耗和寿命观测试验表明：新尖轨最大磨耗发生在尖轨宽60-70 mm断面,使用寿命是传统曲线尖轨的3-4倍,表现出和传统曲线尖轨不同的磨耗特性。

轮轨润滑对高速道岔曲尖轨磨耗的影响研究

研究目的:为研究轮轨摩擦系数匹配对曲尖轨磨耗的影响,本文以18号高速道岔为例,结合车辆-道岔耦合动力学仿真计算,研究不同轮轨摩擦系数匹配下,车辆通过转辙器部分时的系统动力响应和轮轨磨耗特性,以期在保证车辆安全通过道岔的前提下,为降低曲尖轨磨耗、延长曲尖轨使用寿命,提供合理的轮轨摩擦控制方案。研究结论:(1)轮轨摩擦控制能有效减缓曲尖轨磨耗,两侧轮轨摩擦系数由0.4降低到0.1~0.25,则钢轨侧磨将减小45%~76%;(2)相比于单侧轮轨润滑,双侧轮轨润滑下,曲尖轨侧磨降低可达40%;(3)轮轨摩擦控制对行车舒适性几乎没有影响,但当轮轨摩擦系数较低时,脱轨系数为0.65,接近安全限值0.8;(4)建议对服役道岔转辙器部分两侧钢轨进行润滑,保证基本轨侧摩擦系数不大于尖轨侧,以减缓曲尖轨磨耗,延长曲尖轨使用寿命。

高速铁路站场岔后曲线参数优化研究

研究目的:高速铁路站场设计标准与常规铁路站场有很大区别,站场岔后曲线应满足较高的列车通过速度,以满足站场接发列车能力。本文采用车线动力分析方法研究高速铁路站场岔后曲线插入段和缓和曲线长度对行车动力性能的影响规律,探讨站场岔后曲线参数合理取值,为高速铁路站场设计参数提供理论依据。研究结论:根据舒适度条件,给出了不同通过速度条件下岔后曲线半径与超高匹配关系,以及不同岔后曲线半径条件下缓和曲线长度取值;对岔后曲线插入段和缓和曲线长度优化研究表明:通过岔后曲线夹直线长度应尽量避免取夹直线上车辆第一周期峰值衰减距离与定距之和,对于1200m曲线,其夹直线不宜选取30m;岔后缓和曲线长度超过50m时,对车辆舒适性的改善不再明显。

基于轮轨动力学的缓和曲线型道岔平面线型设计

为了给缓和曲线型道岔选取合适的平面线型,满足良好的行车性能并提高侧向允许通过速度,基于轮轨动力学建立车辆-道岔动力耦合模型,以42号道岔为例计算不同线型方案下轮轨系统动力响应,且分析各评价指标与列车速度间关系。研究结果表明:道岔侧股后缓和曲线的使用可保证列车中高速通过的安全性和平稳性,增加曲线半径或加设前缓和曲线可降低轮轨系统振动剧烈程度;列车侧向通过速度越高,轮轨系统振动越显著,42号道岔侧股圆曲线半径增加500 m,可使其侧向允许通过速度提高10 km/h,缓圆缓型道岔可进一步提升。

大轴距电动平车曲线通过性能研究

铁路车辆不仅应具有良好的高速运行平稳性,而且还应有优秀的曲线通过能力。针对大轴距铁路工程车辆普遍存在的曲线通过性能较差现象,以某型铁路施工的专用电动平车为例,并利用多体动力学软件SIMPACK建立车/轨耦合动力学模型,计算在牵引工况下通过300m半径曲线,自行工况下通过小半径曲线和12号道岔时的动力学性能,分析平车的曲线通过性能。计算结果表明:牵引工况下通过R300曲线时粘着系数随速度的增大而减少,蠕滑力同步增大,导致轮轨磨耗加剧;自行工况下前后两个轮对轮轴受方向相反的同步横向冲击。

地铁曲线尖轨道岔不可逾越速度动力分析

研究目的:为研究地铁曲线尖轨道岔的不可逾越速度,本文以地铁9号曲线尖轨道岔为例,基于轮轨接触几何算法和车辆-道岔系统耦合动力学仿真计算,在综合考虑车辆侧向过岔时的安全性及平稳性的基础上确定曲线尖轨道岔的不可逾越速度,以期为列车折返能力的提高和城际轨道交通道岔的设计提供技术支持与储备。研究结论:(1)在尖轨顶宽40 mm时标准LM车轮型面与轨道接触点分布已经过渡到尖轨上,而磨耗状态LM车轮型面与钢轨的接触点分布可能在基本轨上或者尖轨上,轮载过渡位置延后;(2)车辆过岔时主要以车体横向加速度为控制指标确定不可逾越速度,因此在地铁车辆运行过程中可对车辆横向加速度进行实时监测,作为车辆运行安全性和平稳性的监测指标;(3)标准LM车轮型面时地铁9号曲线尖轨道岔的不可逾越速度为50 km/h,磨耗状态LM车轮型面时9号曲线尖轨道岔的不可逾越速度为45 km/h;(4)通过提高地铁车辆ATP顶篷速度来提高ATO速度,可缩短发车时间间隔,提高列车运行速度和对运量的储备;(5)通过对地铁曲线尖轨道岔不可逾越速度的分析,可对地铁车辆运行安全性和平稳性进行监测,并针对列车行车间隔加密后可能引起折返能力不足的问题,为道岔提速研发提供理论支持。

基于VBA的道岔自动配置软件开发方法研究

本文基于VBA对AutoCAD进行二次开发,研究道岔及岔后附带曲线的坐标计算方法,并设计程序可视化界面实现不同型号的道岔自动配置要求,使得在岔心位置确定条件下,根据具体的道岔型号及线间距等因素,可以自动准确计算道岔各部位,岔后附带曲线的位置信息并绘制道岔布置图。

五线制交流转辙机测试分析仪的研究与设计

目前国内高铁系统中的道岔部分采用五线制交流转辙机来转换,因此现场转辙机性能的好坏直接影响到高铁的安全运行系数.电务人员在转辙机的日常维护工作中,使用一种专用、便携的测试仪器可以大大提高工作效率.根据现场需求对该测试仪器进行研究,研制基于Atmega16微处理器且带有显示存储模块的五线制交流转辙机测试仪器.该测试仪器通过模拟室内道岔控制电路对室外转辙机进行操动,通过传感器对动作电流和三相电压进行采集,将采集到的数据经A/D转换后传至显示存储模块进行分析.实现实时监测转辙机的工作状态,通过各项物理参数和动作电流曲线判断转辙机性能是否良好.

新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力分析

采用有限元方法,建立新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力计算模型,分析摩擦系数、尖轨动程、尖轨与滑床板密贴、道岔轨底坡等取决于安装及维修状态的因素,以及对尖轨扳动力和不足位移的影响,提出在铺设及养护维修过程中应注意的事项。探讨9号道岔取消第2牵引点的可行性,认为在目前的尖轨结构下保持2点牵引较为可靠。

基于功率曲线时域特征和变分模态分解的S700K转辙机运行状态诊断算法

根据S700K转辙机动作功率曲线非线性、非平稳、能充分反映转辙机不同状态信息的特点,提出基于功率曲线时域特征和变分模态分解、排列熵和模糊聚类分析的S700K转辙机全周期状态诊断算法。获取典型功率曲线,计算其有效值、峰值因子和峭度因子作为时域特征值,用于描述功率曲线能量特征、冲击特性及概率密度;为弥补曲线类型中时域特征值差异不明显的特征表征,采用变分模态分解将功率曲线分解成具有不同频率特性的模态函数,计算不同模态函数的排列熵得到4个频域特征值;将时、频域共计7个特征值作为运行状态特征集,使用模糊聚类算法对特征集进行运行状态诊断,得到S700K转辙机的运行状态(正常、亚健康、故障和严重故障)。实例应用结果表明:对选取的60组曲线,本文算法诊断正确率为98.33%;故障库为30条曲线时,程序运行时间不超过1.3 s;采用该算法,无须对模型进行训练,便能准确有效地诊断S700K转辙机运行状态,适合S700K转辙机样本少的特点。