基于调车工况的车辆纵向冲击数值模拟研究

根据由车钩缓冲器和心盘组成的铁路货车纵向受力特点,利用Matlab软件建立铁路货车调车冲击的动力学模型,分别研究不同轴重车型、不同刚度阻尼、不同制动阻力状态及不同冲击模式对车辆纵向冲击特性的影响。结果表明,随着我国铁路货车轴重的增大,车钩连挂处、车体与转向架连接处承受的纵向惯性力也随之增大。阻抗特性呈凸型的缓冲器能吸收更多的车辆冲击能量,可适应更大的调车冲击需求。较小的车体底架结构刚度及车体与转向架连接刚度有利于缓和车辆的纵向冲动。被撞车的制动阻力作用会使车辆速度衰减的更快,但也将引起更大的车钩和心盘冲击。冲击模式对车钩和心盘处的冲击影响差异很大,三重冲三重模式下的车钩力最大,三重冲一空模式下的心盘力最大。     

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。     

直线电机地铁车辆悬挂的振动研究

由于直线电机地铁车辆电机悬挂具有特殊的结构形式,因此其振动特性也具有不同于传统电机悬挂车辆的特点。为了研究直线电机地铁车辆的振动特性,从结构上分析直线电机的定位方式,并对其振动特性进行分析,然后分别研究在未计直线电机法向力的情况下直线电机悬挂结构对转向架振动特性、轮轨相互作用及轮轨激励传递特性的影响。研究结果表明：直线电机的垂向振动和横向振动存在一定程度的耦合,且直线电机定位结构对转向架的振动和轮轨关系都具有极大的影响。     

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。     

Blackman-Tukey法的轨道不平顺数值模拟

概述了轨道不平顺的分类和描述方法。分析了估计功率谱密度的Blaekman-Tukey法，并将Blaekman-Tukey法进一步应用于自功率谱情况。根据功率谱密度与轨道随机不平顺的关系，提出了一种基于Blaekman-Tukey法的轨道不平顺数值模拟方法。数值模拟试验表明这种模拟方法简洁、实用、有效。     

提速机车轴箱拉杆定位刚度敏感性分析

以我国某一提速机车为例，建立了计算模型，对其进行非线性临界速度计算，并进行直线非线性运行性能分析和曲线通灶性能分析，得到机车动力学性能对轴箱拉杆定位刚度变化的敏感性，对轴箱拉杆的刚度进行优化，优化后机车的各主要动力学指标，特别是轮轨动态力有明显的降低．     

直线电机振动特性对车轮多边形问题的影响研究

针对国内某地铁车辆因车轮多边形造成舒适性差的问题展开动力学仿真和线路测试研究。理论上简要分析了车轮多边形产生的原因并建立地铁车辆动力学模型,计算得到转向架各部件的振动固有频率,并发现车辆平稳性在40 km/h速度下异常恶劣。建立以轨道不平顺为输入、电机位移为输出传递函数,分析了40 km/h速度下车轮多边形产生的外部激励43.6 Hz与直线电机垂向固有频率接近从而导致电机发生共振,进一步加剧了车轮多边形恶化。线路跟踪实验表明,车体上的平稳性指标同样在40 km/h时异常恶化,恶化程度随车轮多边形波深增大而加剧。归纳提出以异常振动速度为切入点,对车轮多边形问题分析的仿真和线路实验方法。最后对直线电机悬挂参数进行优化,消除剧烈振动,提高了乘坐舒适性。     

基于Halbach阵列的永磁电动悬浮仿真与性能影响因素分析

为了研究永磁电动悬浮中各参数对系统悬浮性能的影响,针对直线型Halbach永磁体阵列,基于电磁场理论分析,结合瞬态电磁场有限元模型,明确永磁体外部磁场的分布规律,之后分析了永磁电动悬浮系统的电磁特性与系统各参数的关系,最终提出了一种较优的永磁体结构方案.研究表明,永磁体阵列下部磁场呈近似正弦分布,电动悬浮系统低速时以磁阻力为主,高速时以悬浮力为主.轨道感应板厚度的选取是影响浮阻比的关键,当永磁体长宽高之比为1:1.2:0.8时,系统浮重比最大,浮阻比与永磁体长度近线性相关,因此,合理选择相关参数可有效提高系统悬浮性能.     

牵引杆连接重载重联机车可行性研究

与钩缓装置相比,牵引杆制造简单、检修方便,如能采用牵引杆代替钩缓装置连接重载重联电力机车,重联机车的制造和运用维护成本将显著降低。利用TDEAS列车纵向动力学软件建立‘1+1’编组牵引2万吨列车模型,分析重联机车采用牵引杆连接对列车纵向冲动的影响,再利用SIMPACK多体动力学软件建立了1台重联机车及2节简化货车组成的列车模型,重联机车分别采用13A型钩缓装置和牵引杆连接。通过机车的轮轴横向力、脱轨系数和轮重减载率等动力学性能指标对比分析牵引杆和钩缓装置的承压能力。结果表明:重联机车采用牵引杆连接对减少列车纵向冲动的影响很小;13A型车钩缓冲器能在直线上承受2500kN的纵向压力,而采用牵引杆连接的重联机车承受同样大小的纵向压力是非常危险的。因此,用牵引杆代替重联机车钩缓装置是不可行的。     

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165kN、197kN和167kN;改进后方案的牵引销纵向力最大值为165kN、141kN和186kN。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259kN,而考虑车轮磨耗时,冲击将达到785kN。改进方案牵引销横向冲击较小,均未超过45kN。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。