基于绿色城轨的北京地铁车辆基地分布式耦合供热方案研究

结合北京地铁既有车辆基地的供热能耗特点,建立了新建车辆基地的供热模型,从绿色低碳角度分析了分布式耦合供热方案的节能降碳潜力。该供热方案满足北京市的相关供热政策,且达到了《中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案》规定的绿色能源利用指标要求,是未来寒冷地区车辆基地低碳供热发展的方向之一。

高速铁路大跨度连续斜拉桥上梁端一体化装置性能研究

目前大跨度斜拉桥上铺设无缝线路,梁端处需设置梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器以降低钢轨产生较大的附加应力,但此结构无法协调较大的梁轨相对位移,应用范围有限。为此,提出了一种梁端一体化装置结构,能适用于较大的梁缝伸缩情况且伸缩阻力较小,经过现场应用效果良好。针对时速350 km下高速列车能够平稳通过大跨度斜拉桥无缝线路梁端的要求,建立了相关三维梁端车-线-桥耦合模型,确定了轮轨接触关系,验证该结构在大跨度斜拉桥下对于高速列车平稳运行的适用性。结果表明:温度和梁端转角作用下钢轨会产生一定变形,钢轨垂向变形大于横向变形,最大垂向位移达到15.71 mm。对比仅施加德国低干扰不平顺谱,叠加温度或梁端转角变形后行车过程中的梁端一体化装置动力响应增大,且对钢枕振动垂向加速度的影响较为明显,从38.92 m·s^(-2)上升至48.69 m·s^(-2),增加25.1%。相比之下,极限拉伸状态比极限压缩状态下行车过程中的梁端一体化装置结构响应大,钢枕垂向加速度从40.64 m·s^(-2)上升至62.39 m·s^(-2),增加53.5%,应在高温拉伸状态下对梁端一体化装置性能进行定期检测。梁端一体化装置在以上工况下的响应均满足标准规范要求,本研究可为其在列车高速运行通过大跨度斜拉桥梁端时的铺设提供参考。

一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法

不同线路之间工程条件的差异导致18导则半经验模型环境振动源强预测准确度较低,致使后续减振工作浪费大量时间、经济成本。为了提高预测准确度,实现环境振动敏感点的精准筛选,节约减振成本。建立了可以反映隧道壁振动的车辆-轨道-盾构隧道耦合振动模型,基于蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法提出了一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法,以半经验模型中的3个修正项C_(W)、C_(R)及C_(T)为例,分析了导致修正项预测准确度具有随机不确定性的主要因素并提出了相应的标准化管理建议。主要研究结论如下:所建模型具有较高的计算效率和计算精度,单个工况计算时间为90 s,可弥补MC法耗时的缺点,时域幅值误差在12%以内,源强误差在1 dB以内;同种扣件不同弹性垫板之间非线性载频变刚度的差异是导致C_(W)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,该因素会导致源强预测存在-1~+3 dB的误差;不同线路之间钢轨磨耗等级的差异是导致C_(R)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,该因素会导致源强预测存在-3~+3 dB的误差;不同中硬土之间弹性模量的差异过大是导致C_(T)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,当土体剪切波速在250~375 m/s时C_(T)的准确度较高,当在375~500 m/s时,C_(T)的准确性较低,预测误差可达3 dB;当同时考虑多个修正项带来的误差时,源强预测误差范围可达-4~+9 dB,设计时极有可能采取不符合断面实际要求的减振措施,从而浪费大量减振成本,因此建议严格控制扣件弹性垫板非线性载频变刚度、钢轨磨耗等级等因素的随机性,并以剪切波速375 m/s为界将中硬土划为两类并给出相应的修正项。

城市轨道车辆架控制动装置故障及可靠性研究

制动控制装置是制动系统的核心部件,其故障情况直接影响地铁车辆运营的可靠性和安全性。文中针对应用相对广泛的架控制动装置,从结构原理分析其故障影响,并通过对既有分布在6个城市的12个地铁列车项目近3年的故障数据进行分析,确定故障分布和故障影响,并开展可靠性计算。同时对典型故障从设计、制造多角度进行分析,为提升架控制动装置的可靠性和安全性提出了解决措施。

城市轨道交通车辆回流装置与专用轨的匹配关系研究

[目的]采用钢轨回流的城市轨道交通车辆在运行过程中产生的杂散电流会对附近金属物造成电腐蚀,而专用轨回流方式可解决此类问题。有必要对城市轨道交通车辆回流装置与专用轨的匹配关系进行综合分析。[方法]通过分析城市轨道交通车辆回流装置与专用轨之间的结构匹配特点,基于城市轨道交通车辆转向架、回流装置、走行轨及专用轨等结构的参数,以及悬挂参数和限界,创新性地建立了垂向和横向的尺寸链分析方法,校核了某城市轨道交通在6种工况下车辆回流装置与专用轨的空间尺寸匹配关系。通过SIMPACK仿真软件建立带回流装置车辆整车动力学仿真模型,分析在4种工况下车辆回流装置与专用轨的垂向接触压力在列车运行过程中是否处于合理范围内。[结果及结论]车辆回流装置与专用轨的空间尺寸匹配关系校核表明:回流装置的部分结构需要调整。仿真分析表明:车辆回流装置与专用轨的垂向接触压力均在合理范围内。

车桥耦合振动作用下连续梁桥的声辐射特性

为了探究城市轨道交通某高架线连续梁辐射噪声特性及对周围环境的影响,将列车-桥梁耦合振动理论与桥梁结构声辐射分析的边界元法相结合,以北京地铁5号线某高架段三跨连续变截面箱梁桥为研究对象,编写计算程序求解桥梁的振动响应,将各跨竖向振动计算结果作为声学边界条件输入到Virtual.lab桥梁边界元模型中,求解连续梁的辐射噪声。通过时域分析与频域分析相结合的方法,分析桥梁结构声辐射时域声压、声压级变化以及声辐射的频谱特性。同时与振动数据对比,结果表明:桥梁结构的噪声声压时程与竖向振动加速度时程变化规律比较相似,两者几乎在同一时刻出现峰值;通过各跨声压级云图可以看出梁顶面和底面是噪声最大区域,桥梁两侧噪声沿水平方向衰减较大,而沿竖直方向变化并不明显;通过频域分析可以看出桥梁结构噪声主要以200 Hz以内的低频噪声为主,声压级在频域上的分布规律与竖向振动加速度频谱呈现一定的相似性。

城轨车辆动态调试辅助安全控制系统设计与应用

城市轨道交通列车出厂上线运营前,需要在专用动态调试试验线上经人工操作开展各项动态运行试验,确保列车的牵引、制动及其他子系统能够安全、可靠地工作。在调试过程中,因人工操作失误、软硬件系统自身故障等导致的列车未能及时(精准)停车等安全问题,不仅会影响列车的试验计划与交付周期,严重时甚至会造成不同程度的经济损失以及不良的社会影响。为应对以上问题,文章针对动调试验线路的列车试验场景,研制出一套基于高精度定位装置的城市轨道交通车辆辅助安全控制系统,以确保待检列车的动态调试试验能够安全、有序的开展。

基于列车自主运行的动态编组列车运行控制系统场景设计

在城市轨道交通网络化规模和客流日益增加的过程中,旅客出行客流分布规律呈现时空不均衡特性。针对既有传统固定编组列车运行组织方式难以适应的问题,文章提出了基于列车自主运行的动态编组列车运行控制系统动态编组通用场景设计方案,其在全自动运行系统(FAO)基础上,针对动态编组新增场景5个、修订场景18个。文章详细阐述了动态编组列车运行控制系统的虚拟联挂和物理联挂下三大通用运营场景(编队建立、编队运行、编队解编),得到系统功能需求,为后续的系统功能及架构设计奠定了基础。

车车通信架构下虚拟编组列车运行间隔研究

虚拟编组(Virtual coupling)作为一种新的列车运行模式,有效地提高了线路的运行效率,但降低了列车之间的安全裕量,对控制精度提出了更高的要求。本文针对虚拟编组列车(Virtually coupled train set)的运行间隔提出了相关的影响因素,并建立了虚拟编组列车追踪模型,确定了动态的虚拟编组列车运行间隔。

跨座式单轨列车与轨道梁系统的动力响应分析

以重庆市跨座式单轨交通系统牛角沱至李子坝区段的预应力混凝土简支梁为研究对象,将每节车辆简化为6个自由度的动力系统,运用牛顿法建立考虑轮胎侧偏特性的跨座式单轨列车车辆的运动方程;用模态综合法建立轨道梁的运动微分方程;根据车辆和轨道梁的力协调条件,建立车辆与轨道梁动力相互作用的竖向耦合运动控制方程。采用Visual Fortan 6.5编制程序,研究不同车速、不同轨道不平顺条件下轨道梁和车辆的竖向动力响应。结果表明,车速及不同轨道不平顺条件对轨道梁挠度的影响较小,但对加速度影响较大;车体的竖向加速度随车速增大而增加,车速小于40 km.h-1时,不同的轨道不平顺激励对车体竖向加速度的影响较小,而当车速大于40 km.h-1时,则影响较大。

城市轨道交通车辆制动能量回收系统的储能装置与辅助电源控制研究

针对城市轨道交通车辆制动能量回收系统,设计了能量储存装置与辅助电源对用电器供电的切换系统。以实验室现有的城市轨道交通车辆制动能量回收系统为基础,提出了一种由单片机控制的供电控制系统。从硬件和软件两个方面详细介绍了供电控制器的设计过程,通过试验验证了其具有较高的控制精度和较好的稳定性能。

城市轨道交通U型梁动力性能研究与实验验证

为探讨城市轨道交通U型梁车桥系统的动力响应,采用线性化轮轨模型建立了31个自由度的轮轨式车辆动力学模型。模型考虑了新型算法的横竖向轨道不平顺,以重庆市轨道交通一号线工程中梁山以西高架区间所采用标准跨径为30m的单线小U结构为对象,采用自编程序对机车车辆过桥时的车桥耦合振动进行了分析,并通过计算与实测结果的对比分析对所建立的理论模型和编制的程序进行了验证。

列车虚拟编组技术的研究现状及发展

基于车车无线通信的列车虚拟编组技术能够根据轨道交通客流的时空变化灵活精准地匹配运力,改善运输服务质量,提升运力使用效能。首先介绍虚拟编组技术的发展历程,其次阐述列车虚拟编组关键技术以及基于虚拟编组技术的灵活运力调整策略,然后整理分析国内外虚拟编组技术在运行控制、通信、运输组织3个方面的研究成果,最后指出从系统的角度研究虚拟编组相关技术的必要性。

新型U型梁车桥耦合环境振动实测与分析

为探讨城市轨道交通U型梁车桥系统车桥耦合振动对周边环境的影响,采用线性化轮轨模型建立了31个自由度的车辆动力学模型。以重庆市轨道交通一号线工程中梁山以西高架区间所采用标准跨径为30m的单线小U结构为对象,采用自编程序和通用对机车车辆过桥时的车桥耦合振动进行了分析,实测了周边地面受到车桥耦合振动的响应,并通过计算与实测结果的对比分析对所建立的理论模型和编制的程序进行了验证,对U梁引起的环境振动进行了评价。结果表明,U型梁具有良好的环境振动控制效果。

广州地铁3号线基础制动装置及制动距离研究

基础制动装置是地铁制动系统中的关键部件之一,其制动能力的优劣直接影响到地铁的行驶安全与乘坐舒适度。在研究RZS盘式单元制动器的基础上,给出了一些具体参数及常用制动和停放制动的制动力曲线。介绍了常用制动与缓解、停车制动和手动释放的工作原理,为后续制动倍率的研究和闸调机构的数学模型的推导提供理论基础。其次,对目前最为先进的EP2002制动控制系统做了简单的介绍。最后,对安装有RZS单元制动器和EP2002制动控制系统的广州地铁3号线在制动初速120 km/h、平直轨道上的紧急制动距离进行了计算,计算结果满足相关技术要求。

基于风-车-桥的城市轨道交通桥横向挠跨比建议值研究

《城市轨道交通桥梁设计规范》中横向挠跨比要求1/4000,但部分建成使用的桥并不满足规范中的限值却也能安全运营,城市轨道专用桥受桥宽限制,其横向刚度相对较小,对于大跨度城市轨道交通桥梁仍按1/4000设计时,可能导致建设成本增大。以五座在建或已建成的城市轨道交通专用桥梁作为背景,通过改变主梁截面横向惯性矩实现不同的桥梁横向刚度,采用自主研发软件BANSYS,进行风-车-桥耦合振动分析,以考查桥梁横向刚度对行车性能的影响,考查了车型、桥梁类型及跨度、不同安全指标类型等因素的影响,得到车辆安全性指标超限时的横向刚度限值,以此时桥梁模型按列车横向摇摆力、风力作用下得到相应的限值挠跨比。结果表明,在列车横向摇摆力和风力作用下,城市轨道交通专用桥的横向挠跨比不大于1/2500时,在风速为25 m/s,车速不超过80 km/h条件下运行时可满足行车安全性。

浮置板断簧条件下的列车-轨道耦合系统动力特性分析

针对昆明地铁4号线工程设计实践,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立列车-钢弹簧浮置板轨道垂向耦合动力学模型。分析了钢弹簧容易发生断裂的位置,研究了钢弹簧的断裂位置和断裂数量对列车-轨道耦合系统垂向振动的影响。结果表明:浮置板中部附近的钢弹簧更容易发生断裂;断簧数量越多,车体垂向加速度、钢轨和浮置板的垂向位移及其垂向加速度、钢弹簧支点力越大,且沿轨道纵向恢复越慢;在断簧数量相同的情况下,板端断簧时的车体、钢轨、浮置板的垂向加速度比板中断簧时的大,板端断簧时的钢弹簧支点力比板中断簧时的小;如果断簧数量大于2对,板中断簧时的钢轨、浮置板的垂向位移将超过板端断簧时的垂向位移;当断簧位置出现在板端时,板端扣件会受到压缩力和拉伸力的循环作用,不利于扣件的使用寿命。

车辆-轨道-桥梁空间耦合振动引起的环境振动

首先建立了车辆-无碴轨道-桥梁系统空间耦合振动模型,通过随机振动分析得到桥墩墩底反力,然后建立了土体-建筑物的三维有限元模型,并将以上得到的墩底反力作为土体-建筑物三维有限元模型的外部激励。分析结果表明,周围土体振动强度随距离的增加而减小,且都存在反弹区;周围建筑物的振动强度随桥墩距离的增大而减小,且在建筑物低层横向和竖向振动相差不大,但是到了高层处横向振动明显大于竖向振动。

西安地铁1号线列车车钩缓冲装置吸能仿真计算

通过对西安地铁1号线列车的车钩缓冲装置在不同工况下吸能性能的仿真计算,总结出西安地铁1号线车辆在不同的速度工况下发生列车碰撞时车钩缓冲装置的缓冲器行程、压馈管行程等指标计算值。与碰撞试验的有关指标对比可知,仿真计算结果是有参考价值的。

直线电机列车作用下桥梁动力系数研究

国内很多城市建立了城市轨道交通系统,但是针对城市轨道交通桥梁的专门规范还没有建立。总结了国内外既有铁路桥规中各国桥梁的车辆竖向荷载的动力系数计算公式。结合广州地铁4号线高架桥梁,运用随机振动理论,对车桥耦合振动计算和现场动力试验结果进行处理,获得在直线电机列车作用下城市轨道交通桥梁的动力系数理论值及实测值。根据理论及实测结果分析了直线电机作用下轨道交通桥梁动力系数的合理取值,为城市轨道交通高架桥梁的设计提供参考依据。