高速动车组转向架悬挂刚度特性

建立了车辆系统数学模型,理论分析了影响转向架悬挂刚度的主要参数,并利用参数试验台对某高速动车组进行悬挂刚度测试,总结了不同条件下的结果分布规律,以验证数学模型和理论分析的可信性。理论分析结果表明:在小半径曲线条件下,转向架回转阻力系数随着空簧纵向刚度及其横向跨距的变化而显著变化,转向架回转刚度和车辆抗侧滚刚度应联合设计。一、二系悬挂刚度试验结果略大于理论值,最大相差11%,表明车辆组装后进行参数校验的必要性。试验表明:回转阻力系数与偏转角度和转动速度成正比。曲线半径为300 m且空簧有气时,转动速度为0.05°/s和0.2°/s时的回转阻力系数分别为0.023和0.065,空簧无气时分别为0.068和0.095,即转动速度越快,回转刚度越大,且空簧无气时的结果显著大于空簧有气时,表明车辆在空簧无气且快速通过小半径曲线时为危险工况。转向架回转刚度的试验值大于理论值,表明在理论计算时应考虑空簧动态刚度特性及其他部件(如抗侧滚扭杆、减振器等)对转向架回转刚度的影响。     

世界铁路发展状况及其关键力学问题 全国结构工程学术会议特邀报告

论述了世界部分发达国家和我国铁路发展情况、铁路运输的优点及其在经济建设中所发挥的作用。介绍了世界发达国家和我国铁路发展历史和未来轨道交通发展方向。详细讨论了现有铁路运输存在的问题和未来高速铁路亟待解决的关键力学问题。它们主要是:(1)弓网/列车/轨道(桥梁)大系统耦合动力学; (2)车辆结构强度和可靠度问题;(3)轮轨关系(脱轨、粘着、滚动接触疲劳和波浪形磨损、轮轨噪声);(4)高速列车弓网动力学和高速受流条件下摩擦磨损;(5)轨道结构关键力学和严酷环境下轨道工程破坏问题。这些问题直接危及到行车的安全和运行品质.并提出今后解决这些问题的主要方向。     

研磨子模糊控制

基于轮轨粘着的基本原理,对比了撒砂、喷射陶瓷粒子和使用研磨子三种粘着改善策略,以及组合校正法和模糊控制法两种粘着控制方法,以此设计了一种研磨子模糊控制系统.该系统可以作为目前所采用的恒常研磨策略和组合校正力矩调节方法的辅助,在保证列车在牵引、高速运行和制动过程中维持轮轨接触面清洁的同时,当车轮在一定速度区间内产生较大滑行或空转趋势时控制系统能够迅速响应,增大研磨子作用压力,在改善轮轨关系的前提下极大地减少了研磨子及车轮材料的浪费.此外,可以根据增粘和修型需求修改模糊控制参数,以实现不同的作用效果,智能调节研磨子的作用频率.     

半主动悬挂高速列车稳定性研究

运用非线性分叉理论,对半主动高速列车的蛇行运动稳定性开展了全面研究。建立高速列车模型、半主动减振器模型、半主动控制器模型,并在此基础上构建半主动高速列车联合仿真模型系统。详细分析高速列车动力学系统中影响稳定性的主要非线性特征:轮轨接触几何非线性和抗蛇行减振器非线性。利用演算法计算不同非线性特征组合下的高速列车在采用被动悬挂和采用半主动悬挂系统时的蛇行运动分叉特征,并与线路试验进行对比。结果显示,半主动悬挂系统对采用阻尼型抗蛇行减振器并匹配以大锥度踏面的车辆的稳定性影响不大。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以小锥度踏面的车辆的稳定性有所降低但不影响正常使用。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以磨耗状态的小锥度踏面的稳定性显著下降。因此在高速列车设计中应根据车辆悬挂系统特点,谨慎选用半主动悬挂,在服役过程中亦应关注轮轨关系的变化对半主动悬挂车辆稳定性的影响。     

构架三种常用疲劳强度校核方法对比研究

对比分析转向架构架三种常用疲劳强度校核方法的差异。分别采用铁路标准中规定的载荷谱、多刚体系统动力学仿真(Multiple rigid body system dynamic simulation,MRBSDS)技术获取的载荷谱和线路动应力测试应力谱等三种方法对某型地铁拖车转向架构架进行疲劳强度校核。通过准静态叠加法将载荷谱转换为应力谱,准静态叠加法中给出应力响应因子(Stress response factor,SRF)的定义,方便载荷谱和应力谱之间的转换。对比方法是将三种方法获取的应力谱线性外推至100万km进行疲劳等效应力计算。计算结果表明,与线路试验相比,利用标准中规定的载荷谱进行疲劳强度校核略偏保守,MRBSDS方法获取的载荷谱无法准确预测疲劳寿命。应力谱频域分析发现,MRBSDS方法计算疲劳载荷谱应朝采用真实且含有高频信号的线路谱和刚柔耦合模型方向发展。     

车端纵向减振器对低地板轻轨车辆动力学性能的影响

建立了100%低地板轻轨车辆动力学模型,分析了车间纵向减振器阻尼参数对低地板车辆的稳定性、平稳性和曲线通过性能的影响,结果表明阻尼设置对车辆的直线运行性能和曲线通过存在不同影响。因此,低地板车辆应采用具有大小二级阻尼的半主动减振器,直线行驶时采用大阻尼以保证车辆的稳定性和平稳性;曲线通过时采用小阻尼以提高车辆曲线通过性能。可通过检测车体和转向架的相对摇头角,来判断车辆是运行在直线上还是曲线上。     

高速列车作用下不同类型无砟轨道振动响应分析

基于不同类型无砟轨道空间振动分析模型,利用高速列车-无砟轨道系统空间振动分析理论,分别计算板式轨道、双块式轨道及博格板式轨道在高速列车作用下的空间振动响应,分析比较系统振动响应随无砟轨道类型及车速的变化规律.结果表明:系统振动响应均随车速的提高而增大;在车速相同的条件下,无砟轨道类型对钢轨竖向位移、轨道板竖向位移、轨道板竖向加速度、轮轨竖向力、脱轨系数及轮重减载率等响应影响较大,对其他振动响应的影响不甚明显;相对而言,博格板式轨道动力特性最好,其次为双块式轨道,板式轨道的动力特性最差.     

高速列车电空联合制动控制研究

由于轮轨黏着状态受车轮和轨道的表面状况、外部环境以及车辆速度等因素变化的影响,为了保证车辆在高速阶段制动的有效性和安全性,并获得最大的黏着利用,防止车轮因打滑而损伤轮轨,控制系统必须提供稳定有效的制动力.为此建立了新的制动气缸压力模型、鼠笼型异步电机模型和90个自由度的动车多刚体模型,采用Oldrich Polach的黏着力计算模型,并加人轨道激扰.开关信号控制气缸的冲排气,直接转矩策略控制电机,改进的递归最小二乘法判别车轮粘滑状态,滑模控制算法计算最佳制动力.当电机输出的制动力不足时,空气制动加以补充.仿真结果表明,基于上述方法的防滑控制系统具有良好的性能,达到了期望的控制效果.     

GPS干扰技术及其仿真应用

GPS制导方式是当前精确制导技术中一项重要技术,GPS制导与反制导技术的研究正成为军事领域关注的焦点．分析了GPS干扰技术机理,在此基础上建立了转发式欺骗干扰GPS的模型,并通过对干扰后定位结果的计算机模拟,验证了在目标防护中运用转发式欺骗干扰方法的有效性。     

车轮扁疤所引起的车辆系统振动特性分析

车轮扁疤所诱发的轮对弹性变形会导致车辆系统部件振动加速度增大,但目前相关研究主要采取刚体动力学模型。为更准确研究车轮扁疤对高速车辆振动特性的影响,在目前成熟且广泛已知的车辆-轨道耦合模型和车辆系统刚柔耦合模型的基础上,综合考虑车辆主要部件的弹性振动和轨道弹性振动的影响,建立改进的车辆-轨道动力学模型。结果表明,在扁疤作用下,轮对弹性变形对轮轨垂向力影响甚微,但对轴箱端盖垂向振动响应影响很大;扁疤所产生的冲击载荷经过转向架或者钢轨的传递作用,会导致同轴另一侧以及转向架同侧处的轮轨力产生小幅值波动;扁疤所在轮对的左右两个轴箱端盖振动加速度要远大于同一转向架的其他两处;在低速时,车轮扁疤对构架端部垂向振动加速度也有着不可忽视的影响。提出的研究成果揭示了车轮扁疤作用下车辆-轨道系统弹性变形的重要性,对车轮状态监控也具有重要意义。