运营期普速铁路曲线区段异常晃车影响因素研究

为分析某运营期普速铁路160 km/h速度等级曲线区段的异常晃车问题,对晃车区段的轮轨廓形进行测量,分析了晃车区段的实测车体加速度与轨道几何不平顺数据的时频特征,进一步建立了车辆-有砟轨道耦合动力学仿真模型,采用试验研究和仿真计算相结合的方式研究了轮轨匹配特性和欠过超高状态对曲线区段车辆横向稳定性的影响。结果表明:异常晃车曲线区段车体横向加速度较大,存在明显周期性振动,车体横向加速度振动空间频率为0.024 m^(-1),对应波长为42 m;晃车曲线区段内外股钢轨廓形对称性差,外股钢轨轨顶面和轨距角处磨耗更严重,与实测车轮廓形匹配时轮轨接触点在轨顶面上更为集中;与采用LM&CHN60廓形相比,采用实测轮轨廓形通过曲线时的轮对横移量更大,轮对和转向架周期性振动更明显,周期性振动空间频率为0.024 m^(-1),与异常晃车频率相同;运行速度为60 km/h时的轮轴横向力显著增加,运行速度为160 km/h时的脱轨系数和轮重减载率显著增加;在曲线半径为5000 m,超高为25 mm条件下,车辆以60 km/h和160 km/h的运行速度通过曲线时分别属于严重过超高和欠超高状态,车体横向加速度振动频率与转向架蛇行运动和车轮蛇行运动频率接近,显著影响了车辆通过曲线时的动力响应;运行速度为120 km/h时曲线区段车辆动力响应整体较小,由此可见适当的欠超高有助于提升车辆曲线通过能力;由于曲线参数的限制,建议优先采用降速通过的方式减小车辆通过该段曲线时的车辆动力响应,同时通过改善轮轨匹配关系进一步提升车辆曲线通过能力。

地铁车辆运行工况对轴箱轴承寿命的影响

根据地铁车辆运行工况的复杂性,首先对地铁车辆线路工况进行划分,并基于此提出了能够计及线路超高、钢轨波磨和车轮不圆度的轴箱轴承寿命计算方法,然后利用所提出的计算方法对某地铁车辆轴箱轴承寿命进行了计算,并根据计算结果选择合理的钢轨打磨和车辆镟修时机,从而以最低的线路及车辆维护费用延长轴箱轴承的使用寿命.算例中,车辆的车轮不圆度对轴承寿命影响最为显著,由车轮不圆度导致轴承寿命最大下降34.1%,而钢轨波磨引起的轴承寿命下降最大为5.6%,曲线超高引起轴箱轴承寿命的下降为2.8%;根据计算结果,提出将轴箱垂向振动加速度30g和3g分别作为线路维护车轮镟修的临界点.

轨道参数对单轴转向架曲线通过性能的影响

为研究轨道参数对单轴转向架曲线通过性能的影响,运用SIMPACK软件建立了单轴转向架车辆动力学模型,采用轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率等作为评价指标,对曲线半径、超高、轨距等轨道参数进行仿真分析。结果表明:曲线半径、轨距和轨底坡对车辆运行性能的影响较为显著,随着曲线半径的增加,各项指标最大值均减小,增大曲线半径能够提高钢轨的使用寿命;曲线上设置适量欠超高能够改善运行性能,提高车辆安全性;小半径曲线上适当加宽轨距和增大轨底坡可以减小轮轨作用力,提高车辆曲线通过性能,减轻轮轨磨耗,延长钢轨使用寿命。

地铁站端平面曲线布置与设计速度关系研究

地铁设计规范中对缓和曲线进入有效站台长度未做详细规定,仅根据车辆与站台门间隙控制计算得出曲线进站处的最小曲线半径,但未考虑曲线超高限速的影响。基于规范中规定的车站站台有效长度范围内曲线超高不应大于15 mm,推导出缓和曲线进站长度与曲线超高限速对应关系的公式,并结合行车牵引计算,应用推导的公式进行方案比选研究。在线路平面设计过程中,缓和曲线进入有效站台首先应满足车辆与站台门间隙的要求,其次应结合缓和曲线进站长度与曲线超高限速对应关系的公式以及行车牵引计算结果,合理配置半径及缓和曲线,尽量降低或避免曲线超高限速的影响。

轮径差对机车动力学性能及轮轨接触的影响

机车同轴左右车轮存在直径不一致的情况,改变了轮轨的接触状态。针对机车同轴轮径差的问题,建立了机车动力学仿真模型和轮轨接触三维弹塑性有限元模型。通过动力学仿真计算和动载荷作用下弹塑性接触计算,分析同轴轮径差对机车运行性能的影响。结果表明:由于同轴轮径差的存在,轮轨间的动载荷发生变化。当内侧车轮直径小于外侧车轮直径时,在一定程度上有利于机车曲线通过;反之则会降低曲线通过性能。与无轮径差相比,同轴轮径差存在时,车轮与钢轨接触位置发生改变,等效应力增大,导致磨耗增加,降低车轮和钢轨的使用寿命。

轻轨线路平面最小曲线半径探讨

轻轨系统作为一种中运量的城市轨道交通系统具有广阔的应用空间,轻轨线路的平面曲线半径对线路的适用性、投资大小、换乘方便程度、施工难易程度、旅客乘坐的舒适性以及养护维修工作量等均有重要影响,因此选择合适的平面最小曲线半径具有重要意义。结合轻轨线路的特点,分析确定线路平面最小曲线半径的基本原理,讨论影响线路平面曲线半径大小的主要因素,对轻轨线路合理的平面最小曲线半径进行探讨。

城市轨道交通轨道曲线超高计算及其程序实现

城市轨道交通存在着线路条件复杂、车辆变速较快、运营模式多样等特点,导致轨道曲线超高设计面临着诸多不同的复杂工况。在总结超高计算原则及超高要素限值的基础上,探讨单一速度模式、多种速度模式、缓和曲线进入有效站台等不同工况下超高计算方法并实现计算程序化,结论为:根据不同工况合理选择超高要素限值,单一速度模式宜采用平均速度法,多种速度模式宜采用优化的接近高速法,缓和曲线进入有效站台应以站台端部超高不大于15 mm作为限制条件,采用计算机语言实现超高计算程序化可有效提高设计效率。

高速铁路曲线外轨超高智能调节

当列车高速通过曲线时,由于离心力和向心力的作用,当列车通过曲线时,固定的外轨超高不仅对列车运行速度有很大的限制,也增加了轮轨磨损,威胁到行车安全。对列车通过曲线时车体受力进行了分析,结合铁路运输设备的特点,提出了铁路曲线外轨超高智能调节方法。

重载铁路曲线超高对外轨侧磨速率的影响

在全面分析曲线钢轨侧磨速率影响因素的基础上,调查收集了北方地区部分重载铁路重车方向外轨侧磨相关数据,对比分析了小半径曲线外轨在5大主点的侧磨情况。提出了可用于不同线路、不同区段曲线外轨侧磨对比分析的侧磨速率计算方法,分析了不同纵坡情况下半径400~600 m曲线外轨超高、未被平衡外轨超高对侧磨速率的影响规律,并提出了重载铁路小半径曲线外轨超高设置的建议。

重载铁路曲线地段的轮轨接触分析

重载铁路小半径曲线地段钢轨侧磨问题突出,主要原因是车辆经过曲线时轮轨接触状态不良,出现轮缘贴靠钢轨的现象。利用UM软件建立C80货车的重车模型,采用Fastsim算法仿真计算得出了理想状态下曲线地段轮轨接触点的位置及轮缘贴靠钢轨时的临界速度,分析了曲线半径、外轨超高对临界速度的影响及外轨超高、轨距加宽对钢轨侧磨的磨耗功率的影响。研究结果表明:随着货车在曲线地段上运行速度的提高,前转向架导向轮首先发生轮缘贴靠,轮轨接触点主要分布在轨距角附近;发生轮缘贴靠的临界速度随着曲线半径和外轨超高的增大而增大;随着车速的提高,其他外轮也可能发生轮缘贴靠;曲线半径是影响轮缘贴靠临界速度的决定因素,曲线半径大于800 m时,常速运行的货车不会发生轮缘贴靠;曲线半径为300 m时,轨距加宽有利于降低钢轨侧磨的磨耗功率。

四轴钢轨打磨小车曲线通过性能研究

钢轨打磨车在曲线上作业时,一般是以过超高的状态通过曲线。利用SIMPACK动力学软件建立钢轨打磨车的非线性动力学模型,分析研究曲线通过速度、外轨超高及曲线半径对打磨小车曲线通过性能的影响。

非常规地铁站台曲线半径及超高的设计与研究

针对广州地铁11号线如意坊站缓和曲线最小半径及曲线超高设置超过《地铁设计规范》规定的问题,对地铁站台最小曲线半径、曲线超高以及缓和曲线侵入站台长度等控制因素进行总结分析。通过对站台边缘与车门门槛最大间隙值、站台门与车门最大间隙值、缓和曲线长度、未被平衡离心加速度值、横向加速度最大值、站台范围内车辆倾斜度、车辆地板面与站台面高差值等控制性指标进行验证核查,结果表明,如意坊站有效站台范围内缓和曲线曲率半径小于规范要求最小值,并且曲线超高设置大于15 mm实际可行,并在节约投资、缩短工期方面取得较好效果,为后续类似工程设计分析提供参考。

基于黏滑扭振的地铁小半径曲线钢轨波磨形成机理

为明确地铁小半径曲线上钢轨波磨形成机理,基于实测数据,获得了波磨的主要特征波长;然后,利用车辆-轨道刚柔耦合模型和多轮对-轨道三维有限元模型,分析了车辆/轮对通过曲线时轮轨黏滑扭振特性与波磨的关系,并对波磨成因进行了解释;最后,进一步探究了轮轨黏滑扭振的形成机制.现场调研显示,内轨轨面波磨较为严重,且波磨主要特征波长为40 mm;外轨存在侧面波磨,整体相对轻微.数值计算结果表明,导向轮对内轮-内轨的横向黏滑扭振促使了内轨波磨的形成,从动轮对外轮-外轨也有发生横向黏滑扭振的可能性,但是强度较弱且概率较低.超高状态影响着曲线轨道轮轨黏滑负斜率的形成机制,从而决定了波磨的发生概率,因此适当提高轨道超高可有效减缓小半径曲线上的内轨波磨.

有轨电车槽型轨反超高曲线通过动力性能研究

在某些特殊地段,工程上希望设置内轨高度大于外轨高度的反超高,而目前尚无对反超高曲线设置及其车辆通过安全性等问题的相关标准。通过建立有轨电车动力学模型和槽型轨轨顶外形模型,研究了列车以不同的速度通过槽型轨的不同反超高量曲线时,有轨电车系统的运行安全性和乘客的乘坐舒适性。研究结果表明,反超高量在0~50 mm范围内时,列车运行速度低于46.8 km/h时满足安全性和平稳性要求;反超高量在0~20 mm范围内时,列车以低于54.0 km/h的速度运行是安全、平稳的。槽型轨轨道可以设置反超高曲线。

重载铁路钢轨波磨区段的车辆-轨道动力学特性

针对重载铁路存在的钢轨波磨问题,基于多体动力学理论,建立重载列车-轨道动力学耦合模型,计算分析波磨特征、曲线半径以及超高状态对车辆-轨道动力学特性的影响。结果表明:钢轨波磨波长越小,波深越大,则轮轨垂向力、横向力波动幅值越大,安全性指标、侧架和轮对的垂向加速度越大,对车辆-轨道动力学特性的影响越明显;曲线半径越小,轮轨垂向力、横向力波动幅值越大,安全性指标、侧架和轮对的垂向加速度也越大;从欠超高20 mm到过超高20 mm,内轨垂向力、横向力极值不断增大,外轨垂向力、横向力极值不断减小,脱轨系数逐渐增大,轮重减载率先减小后增大,超高状态对侧架和轮对垂向加速度的影响不大。

市域快速轨道交通曲线超高研究

市域快速轨道交通是一种服务于市域范围内中长距离客运的轨道交通类型。本文采用多体动力学软件,建立车-线耦合系统动力学仿真模型,对运营在曲线地段处于欠超高状态下的列车进行动力响应分析。计算结果表明:当车辆运行于曲线地段时,内、外轨的轮轨横向力均有所增大;外轨的轮轨竖向力明显增大,内轨的轮轨竖向力明显减小;内、外轨的脱轨系数基本相同。在车辆处于欠超高状态下,随着实设超高的增大,内、外轨横向力均呈现出减小的趋势;内轨竖向力呈现出增大的趋势,而外轨竖向力呈现出减小的趋势;内外轨的脱轨系数均呈现出减小的趋势,并且减小量基本相同。

川黔铁路钢轨磨耗规律统计分析

基于2019年1月至2021年1月期间川黔(重庆—贵阳)铁路K022—K416区段4次钢轨磨耗测量数据,统计分析了钢轨垂直磨耗和侧面磨耗演变规律,研究了曲线半径和未平衡超高对外轨侧磨的影响。结果表明:测量周期内,直线段钢轨垂直磨耗增长缓慢,侧面磨耗基本不发展或增长缓慢;部分曲线区段侧面磨耗呈现初期基本不变、后期快速增长的趋势;对于曲线区段,外轨侧面磨耗随曲线半径的增大而减小,曲线半径超过600 m后侧面磨耗较小,几乎不超过3 mm;曲线半径不大于600 m时,0~20 mm欠超高曲线外轨侧面磨耗较小,而过超高和较大欠超高的曲线外轨侧面磨耗较大。

成绵乐城际铁路500 m长钢轨车辆运输倾覆稳定性分析

我国高速铁路进入大规模建设时期,存在没有既有线直通铺轨基地的情况,需要跨线既有高速铁路进行500 m长钢轨运输。以成贵高速铁路建设需要利用成绵乐城际铁路进行500 m长钢轨运输为例,结合成绵乐铁路线桥情况及500 m长钢轨列车参数,对长钢轨列车通过时的外轨超高进行分析,分别对车辆倾覆系数和稳定性系数进行检算,并通过车辆动力学性能试验进行验证。理论计算和试验结果表明,利用成绵乐城际铁路进行500 m长钢轨运输时车辆倾覆稳定性满足要求,为跨线既有高速铁路的500 m长钢轨运输提供了经验借鉴。

地铁小半径曲线超高改造前后钢轨磨耗分析

本文对典型小半径曲线进行了长期观测,分析外股钢轨侧面磨耗的发展规律。通过对实际超高值调整进行超高改造,分析改造后的磨耗发展规律,得出合理调整后的超高。设置一定的欠超高,有利于减缓外股钢轨侧磨,延长钢轨使用寿命及换轨周期,对后续小半径曲线磨耗整治工作具有一定的指导意义。

电气化铁路曲线区段接触线偏磨研究

曲线区段外轨超高会导致机车与受电弓倾斜,引发接触线偏磨。本文结合某普速铁路情况分析计算了不同外轨超高条件下的接触线偏磨量。计算表明:在弓网动态运行平稳时,曲线区段接触线偏磨不会引发弓网故障,若曲线区段定位器坡度角为0°甚至为负数,接触线偏磨深度极值将迅速降低造成撞击隐患;接触网施工误差、随机风荷载、列车振动均会影响弓网动态运行平稳性。为确保弓网安全运行,研究了接触线偏磨的相关影响因素,分析了定位点前后第一吊弦位置、拉出值大小、跨距大小对缓解接触线偏磨的影响,为高速铁路接触线偏磨问题分析提供借鉴参考。