牵引动力国家重点实验室加强基础性研究顺利通过世界银行专家组检查

牵引动力国家重点实验室是铁道部唯一的一个国家级重点实验室,承担着我国铁路高速重载新型机车车辆繁重的研究试验任务.自一九九五年正式运行以来,实验室已在机车车辆动力学试验方面,完成了25吨轴重重载货车、160km/h 准高速客车、200km/h 韩国豪华客车及250km/h 高速动力车等七项大型试验,为我国的新型机车车辆研制成功发挥了重要作用。

牵引动力国家重点实验室第二届学术委员会第一次全体会议在我校举行

在我校百年校庆期间,5月16日在西南交通大学牵引动力国家重点实验室会议室召开了牵引动力国家重点实验室第二届学术委员会第一次全体会议。上午为学术委员会全体会议,下午为学术报告会。到会委员共16人,缺席8人。

重点实验室参与本科教学实践的启示

本文比较了基础、专业教学实验室与重点实验室的差异,着重介绍了重点实验室向本科教学开放的过程、特点及取得的一些成果和体会。

异步牵引电机谐波转矩对机车动力学的影响

基于对机车异步牵引电机谐波转矩的分析,导出了谐波转矩的计算公式,建立了机车动力学计算模型,并对机车直线和曲线运行时的动力学参数进行了计算.计算结果表明,异步牵引电机谐波转矩对驱动装置的动力学性能和机车的纵向动力学性能影响较明显,而对机车整体动力学性能的影响较小.

牵引及制动操纵对重载机车轮轨动力作用的影响

基于列车纵向动力学理论和车辆—轨道耦合动力学理论,建立考虑钩缓系统中车钩纵向、横向和垂向作用力的重载列车—轨道耦合动力学模型。以机车牵引万吨列车为考核工况,分析牵引和制动时机车的受力特点,研究牵引力、制动力及车钩力对机车运行性能的影响过程和影响程度,并对理论模型进行试验验证。结果表明:在牵引、电制动及紧急制动工况下,直线线路上机车的轮重分别较惰行工况降低了约13,7和4kN,单纯的牵引或制动力可降低轮轨横向蠕滑力,间接造成轮轨横向力的小幅增大,但轮轴横向力基本不变;车钩力可通过车钩摆角产生横向分量,并传递到轮轨界面,改变轮轴横向力的整体变化趋势;若车钩偏转3°,在电制动工况下,前部机车承受的压钩力较大,引起的轮轴横向力增幅达18kN,在紧急制动工况下,机车上的压钩力幅值小,引起的轮轴横向力在8kN以内。

高速铁路接触网动力学响应实验及仿真

对接触网在受电弓/接触网垂向耦合振动过程中的瞬态位移和应力响应进行研究。对某试验接触网进行了动应力测试实验,并与有限元计算结果进行比较,误差在10%以内。利用有限元软件ANSYS建立Re250 0型简单链型悬挂接触网的二维模型,采用模态叠加法进行瞬态仿真分析,得到接触网的位移及应力时间历程。结果说明随着车速提高,接触网振动加剧,动态位移和应力显著增加,对接触网的疲劳和安全可靠性会造成严重影响。

基于PC-Crash的交通事故仿真实验设计

建立了PC-Crash软件进行交通事故仿真实验的步骤,用一例行人参与的人车碰撞事故进行了事故过程再现的研究。结果表明,结合事故中的车损情况、人伤分析和现场物证,所设计的交通事故仿真实验能达到交通事故再现的目的,且具有事故再现过程的直观可视性,可用于交通事故再现的本科实验教学课程。

牵引杆附加刚度效应对地铁车辆垂向动力学性能的影响

为了解决地铁车辆踏面过度磨耗、剥离、失圆及产生的车体垂向动力学性能超标问题,通过车辆结构理论分析及动力学仿真,研究了牵引杆的附加刚度效应.结果表明:车辆制动系统不是导致上述问题发生的主要原因,短牵引杆及其两端大的连接刚度引起的附加刚度效应是导致车体对垂向振动冲击敏感的根源;在车辆制动或通过曲线轨道时,牵引杆装置的附加刚度效应可降低二系悬挂系统的隔振能力;考虑牵引杆的附加刚度效应时,车辆对垂向振动的冲击响应显著增大;将牵引杆的连接刚度减小到现有刚度的25%时,可以降低车体对垂向冲击的响应,改善车辆的垂向动力学性能.

城市轨道交通轨枕间距调整对车辆轨道系统的动力学影响

在城市轨道交通建设轨道设计过程中,由于现场客观需要,经常需要局部增大轨枕间距。车辆—轨道动力学理论计算结果表明,轨枕间距局部增大后,刚度不平顺对车辆、轨道系统的动力冲击作用是客观存在的,但是这种冲击作用相对较小,对车辆、轨道系统的动力学影响不是控制轨枕间距局部增大量的因素。

机车牵引销冲击动力学特性分析

基于车辆/轨道耦合动力学理论,分析对比了选用两种方案转向架情况下机车动力学特性,以及对牵引销结构冲击的影响。以某型米轨机车为例,结合国外山区线路特征,使用动力学软件SIMPACK构建车轨耦合动力学模型。通过模拟实际线路工况分析发现直线工况下由于牵引销纵向自由间隙的存在,在较差线路上高速运行时,由于轨道纵向激励的影响使得牵引销受到较大的纵向冲击,原始方案三个牵引销按顺序最大纵向力分别为165 k N、197 k N和167 k N;改进后方案的牵引销纵向力最大值为165 k N、141 k N和186 k N。小半径曲线工况下原始方案牵引销与横向止档发生剧烈碰撞,第二位牵引销所受的横向冲击最大,达到259 k N,而考虑车轮磨耗时,冲击将达到785 k N。改进方案牵引销横向冲击较小,均未超过45 k N。结果表明:通过小半径曲线时,牵引销产生的巨大横向力可能是造成牵引销固定螺栓松动、剪断的原因。在较差线路上,轨道不平顺造成的纵向冲击这也可能引起该问题。

大轴重机车牵引杆参数对动力学性能影响

为研发30t大轴重电力机车,研究了推挽式低位牵引杆各项参数对轮重减载率、车体平稳性和脱轨系数等动力学性能的影响。采用多体动力学软件SIMPACK建立2B0机车动力学模型。分析了车辆的直线与曲线通过性能。结果表明直线工况下牵引杆转角对车体垂向平稳性影响较大;曲线工况下随着牵引杆转角的增大导向轮对轮重减载率迅速降低,且变化的斜率随牵引杆长度增加而变大;小半径曲线工况下脱轨系数和轮轨横向力受牵引杆参数影响较小。

单牵引拉杆装置横向刚度对客车动力学性能的影响

介绍了单牵引拉杆装置横向刚度的测定方法和设计思路。应用 35个自由度的高速客车动力学模型研究了单牵引拉杆装置横向刚度对客车动力学性能的影响。研究提出 。

轮轨摩擦系数对低地板轻轨动力响应及车轮磨耗的影响

为了确保低地板轻轨车辆安全且平稳地运行,以某轻轨线路为依托,利用多体动力学软件UM(Universal Mechanism)建立了低地板轻轨车辆-轨道耦合动力学模型。选用LM磨耗型车轮踏面以及R50标准钢轨,以美国六级不平顺轨道谱作为线路激扰。基于Hertz及Kalker简化理论、Archard模型,进行不同摩擦系数共5个工况下车辆动力响应以及车轮磨耗变化规律的仿真分析。在此基础上进一步分析了4个不同运行里程阶段对应共96组车轮磨耗型面下轻轨车辆安全性指标的变化规律。研究了4个不同运行里程阶段对应的不同车轮磨耗型面下车辆过曲线时安全性指标随摩擦系数的变化情况。结果表明:脱轨系数、轮轴横向力、轮轨横向力、车体横向加速度受摩擦系数的影响较为显著,而轮重减载率、车体垂向加速度对摩擦系数的改变并不敏感。车轮磨耗深度随里程和摩擦系数的增加而增大,且相同工况下独立旋转车轮的磨耗情况更加严重。在车辆运行40000 km后,其轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数整体呈现随里程增加而增大的规律,而轮重减载率基本不受运行里程的影响。在不同摩擦系数及运行里程的叠加影响下,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数的峰值出现的位置不同,而轮重减载率却始终处于较为稳定的状态。

牵引杆对中低速磁浮动力学性能影响分析

为了研究牵引杆对中低速磁浮车动力学性能的影响,以第二代中低速磁浮车为原型,运用SIMPACK动力学分析软件建立了磁浮车的动力学模型。通过对车辆直线运行和曲线通过性能的仿真计算,分析了三种不同牵引杆布置形式及两种不同牵引杆杆长对中低速磁浮车辆动力学性能的影响。研究表明:端部悬浮模块牵引杆靠近车体中心的布置形式要优于其他的布置形式。采用该布置形式的磁浮车在通过曲线时,牵引杆的摆动角和关节轴承的载荷都较小。同时,长牵引杆又要优于短牵引杆。

牵引电机谐波转矩对高速动车动力学性能的影响

在传统的车辆系统动力学分析中,很少考虑牵引电机谐波转矩的影响,实际上,谐波转矩会造成电机转速的振动,进而对车辆系统产生动作用力。为了计算牵引电机谐波转矩及其对高速动车组动力学性能的影响,针对国内某型动车组上的牵引电机参数,计算了前4次谐波转矩的含量并且加入到车辆系统动力学模型中,经计算发现:谐波转矩对车辆系统的舒适度、磨耗功指标影响较大,对临界速度、横向与垂向平稳性指标、脱轨系数和最大轮轴横向力影响不大;谐波转矩也会较明显地加大齿轮箱、牵引电机本身的纵向加速度均方根值。进一步比较发现:随着速度的升高,谐波转矩对它们的影响会越来越大。

单牵引杆布置方式对机车动力学性能影响分析

采用多体动力学软件SIMPACK建立了一种完整的2B0机车模型,通过在直线和曲线上的仿真计算,分析了单牵引杆布置方式,长度,角度对机车直线上的横向动力学性能以及曲线通过性能的影响,研究表明:外侧单牵引杆方式要优于内侧单牵引杆方式,牵引杆长的影响不显著,倾斜角对内侧单牵引杆方式影响更显著。

新型城市轨道交通车辆切削式防爬器研究

[目的]当前,切削式防爬器存在切削初始峰值力过高问题,会出现刀具脱落或断裂,造成防爬器失效的情况。而且,既有双切削式防爬器极易出现内部切屑在管内堆积的情况。因此需对新型城市轨道交通车辆切削式防爬器进行研究。[方法]先建立切削式防爬器的有限元模型,通过将切削式防爬器的切削力、碰撞吸能仿真结果同相关文献的试验结果对比,验证有限元模型模拟方法的准确性。介绍蜂窝切削复合式防爬器和改进的内外双切削式防爬器的工作原理,并通过有限元模型的模拟计算,分析两种新型切削式防爬器的切削性能。[结果及结论]在切削式防爬器出现初始峰值力的位置设置诱导槽,可以有效地降低该峰值力;诱导槽的深度不小于切削深度效果更佳;诱导槽的宽度过大,会导致二次峰值力的增加,且刀具通过该诱导槽之后切削力会出现较大波动。与传统的抽屉式蜂窝防爬器相比,蜂窝切削复合式防爬器不仅吸能能力极为优秀,还能更换部件,具有可重复利用的特性。新型内外双切削式防爬器能将切屑从管内顺利排出,从而避免了切屑堆积。对比单切削式的防爬器,新型内外双切削式防爬器的吸能性能更优。

梁缝冲击对悬挂式单轨车桥系统动力特性的影响研究

悬挂式单轨轨道梁梁端客观存在局部梁缝不平顺,列车通过时会产生较大的轮轨动力冲击,对车辆和桥梁的动力学性能均有重要影响。为探明梁缝冲击对悬挂式单轨车辆与轨道梁桥系统动力特性的影响,基于车辆-桥梁动力相互作用理论,建立悬挂式单轨车-桥耦合动力学模型,在此基础上以实测梁缝不平顺作为外部激励,研究梁缝冲击作用下车桥系统耦合振动特性及车辆系统关键参数的影响。研究结果表明:梁缝冲击会显著增大悬挂式单轨车桥系统动力响应幅值,其中车体、构架及轮轨力的响应在5 Hz以上增长显著,轨道梁振动加剧主要集中在40 Hz以上;随着梁缝不平顺幅值增大,系统垂向振动响应均呈现非线性规律增加,尤其是驱动轮轮轨力,为保障驱动轮使用安全,建议梁缝不平顺幅值不超过6 mm;为有效控制梁缝冲击对系统动力性能的影响,车辆二系悬挂垂向刚度、阻尼及驱动轮径向刚度的合理取值分别为0.1 MN/m、16 kN·s/m和4 MN/m。

快速轨道交通列车分段制动防滑控制仿真

轨道交通列车的防滑控制性能过差会影响列车的制动性能和稳定性能,为了提高轨道交通列车的安全性,以分段制动的方式控制轨道交通列车的滑动状态,提出快速轨道交通列车分段制动防滑控制仿真方法。通过分析轮轨间粘着力和滑移变化曲线建立轨道交通列车的纵向运行学模型,并以上述模型为基础,将轨道交通列车的整体制动过程分割成多组制动区段,通过将单位制动区段与滑模控制器结合,实现轨道交通列车的分段制动防滑控制。仿真结果表明,无论是在轨道粘着条件始终维持在较低水平的工况条件下,还是在轨道粘着条件发生突变的工况条件下,所提方法控制下的实际行驶速度均与目标行驶速度吻合,验证了上述方法具有较好的控制效果。

城市轨道交通车体垂向振动对弓网受流性能的影响

[目的]既有对接触网系统动力学仿真的研究大多基于受电弓底座仅有纵向自由度的假设,忽略了轮轨激励引起的车体垂向振动对弓网受流性能的影响,需要将车辆-受电弓-接触网(以下简称“车-弓-网”)作为一个整体予以研究。[方法]分别建立了刚性接触网、柔性接触网两种接触网类型下的弓网耦合动力学模型及车-弓-网多体动力学模型。在案例线路上进行了弓网动态受流试验,对所建的刚性接触网车-弓-网多体动力学模型的计算结果进行了可行性验证。基于列车运行速度为80 km/h、90 km/h、100 km/h、110 km/h及120 km/h五种速度工况,选取了其中两种速度工况对刚性接触网受电弓绝缘子底座处的垂向动态响应进行了分析,并在五种速度工况下分别对两种接触网类型下弓网模型、车-弓-网模型的各动态响应参数进行了对比分析。[结果及结论]所建车-弓-网多体动力学模型的模拟计算结果是合理的。车体振动会对弓网受流性能产生一定影响:柔性接触网下车体垂向振动对弓网受流性能影响很小,可不予考虑;刚性接触网下,与未考虑车体垂向振动的弓网模型相比,考虑了车体垂向振动的车-弓-网模型计算得到的弓网接触压力统计最小值、弓头最大抬升位移均随列车运行速度的增加而增加,弓网接触压力统计最小值变化率的最大值为24.7%,弓头最大抬升位移变化率的最大值为4.2%。