铁道车辆吸能式防爬器垂向屈曲研究

为抑制列车碰撞时的相互爬车程度,列车端部均安装吸能与防爬功能一体的吸能式防爬器。然而,列车碰撞事故调查发现吸能式防爬器有时会出现明显的垂向屈曲,导致其碰撞吸能和防爬能力大幅度降低。为此,提出多刚体动力学和有限元理论相结合的仿真分析方法,再现吸能式防爬器垂向屈曲失效的动态过程。此外,仿真计算表明随着碰撞列车之间差异加大,相邻车辆爬车速度明显增加,其最大爬车速度可以达到1.5 m/s。与此同时,吸能式防爬器发生明显的垂向屈曲,导致相互啮合的防爬齿发生脱离、失去防爬约束能力。不仅如此,相比于理想条件下的纵向压溃,发生垂向屈曲后的吸能式防爬器吸能能力大幅度降低,其平均压溃力由566.3 kN降低至348.1 kN,减少了38.5%,碰撞吸能量也由367 kJ降低至169 kJ,减少了53.9%。     

相邻轮对耦合效应对有砟轨道承载状态的影响

通过建立有砟轨道有限元模型,重点分析相邻轮对轮轨力耦合效应对有砟轨道承载状态的影响。研究结果表明列车荷载的模拟应以转向架荷载为最小分析单元,从而既考虑了相邻轮对轮轨力的耦合效应,又能够比较方便的进行统计计算。同一转向架内相邻轮对轮轨力的相互耦合将对有砟轨道各结构的应力形状和幅值大小带来显著影响。随着相邻轮对耦合程度的增强,轨枕、道砟、路基承受的最大应力逐渐上升,应力时间历程也由"M"形转为倒"U"形。此外,随着转向架轴距的减小、轴数的增加,耦合效应逐渐增强。对于我国现有机车车辆结构而言,地铁、普客、动车由于轴距较大,耦合效应较弱,而货车轴距较小,耦合效应明显增强;对于多轴转向架而言,随着转向架轴数的增加,有砟轨道各层应力大幅上升,其最大增幅达到105%。当转向架轴数超过三轴时,轨枕、道砟、路基的应力维持在一定水平,不再进一步增加。     

有轨电车不平顺管理值研究

确定现代有轨电车的不平顺管理值是其轨道和基础结构设计的前提条件。以上海松江有轨电车为例,运用车辆-轨道耦合动力学理论,建立有轨电车多刚体模型,以轨道的高低、水平和方向不平顺为评价指标,对轨道不平顺的幅值及其敏感波长进行分析。结果表明,运行速度为70km/h的松江有轨电车其轨道高低、水平和方向不平顺敏感波长均为10~20m,并据此确定了有轨电车轨道动态的不平顺管理建议值。     

车体弯曲对爬车程度影响的研究

为了更加真实地还原列车碰撞的原始过程,提出在列车碰撞研究中加入对车体弯曲刚度的模拟方法,该方法可以更加准确地模拟出列车碰撞过程中车体弯曲刚度对列车爬车程度的影响,同时研究了车体质量、质心高度以及点头频率等影响车体弯曲的因素。研究结果表明,随着碰撞列车之间的差异逐渐增大,车钩之间的最大垂向位移明显增大,爬车的趋势也越加明显,相比于碰撞质量和点头频率,车体质心高度对不同的车体弯曲刚度更加敏感;不同的车辆设备布置情况以及载客状况,会使车钩产生不同的初始垂向位移,垂向偏移量越大,对车体弯曲的影响就越大;车辆之间的撞击力也会影响车体的弯曲,其中防爬器的力特性曲线对弯曲刚度的影响最大,车钩力特性曲线其次,车体力特性曲线则几乎没有影响。