基于高频轮轨接触模型的轨道短波不平顺敏感波长特性分析

轨道短波不平顺是引起轨道-车辆系统高频振动的主要根源,造成轮轨之间剧烈的相互作用力。利用ABAQUS计算软件显式模块建立的轮轨接触有限元模型,用于求解车辆高速运行时轨道短波不平顺作用条件下的高频轮轨接触力。该模型采用轮轨的真实形状建模,并且可引入任意形状的轨道短波不平顺及轨道状态参数。以某高铁线路上实测轨道短波不平顺作为输入,接触模型仿真输出的轮轨垂向力与高速综合检测列车在对应区段上实测轮轨垂向力数据之间的相关系数为0.82,验证了所建模型的正确性。利用高频轮轨模型计算不同速度条件下不同参数的余弦型轨道短波不平顺引起的动态轮轨垂向力,对比分析计算结果表明:动态轮轨垂向力不仅与轨道短波不平顺的幅值有关,还车辆与轨道短波不平顺波长敏感程度有关,在车辆运行速度不低于200 km/h的条件下,车辆对轨道短波不平顺的敏感波长分布在100～200 mm。     

基于RBF神经网络代理模型的车辆/轨道参数多目标优化

为探究车辆与轨道参数多目标优化问题,基于RBF(Radial Basis Function)神经网络代理模型对车辆/轨道参数实现多目标优化以改善车辆的动力学性能.通过构建高速列车车辆-轨道耦合动力学仿真模型,借助UM与Isight联合仿真技术分析车辆与轨道参数对动力学性能的灵敏度影响,以灵敏度占比最大的8个参数为设计变...     

基于弹性体整车模型的轨道车辆模态分析

以C80B型敞车为研究对象,应用有限元方法建立弹性体整车模型,并采用该模型进行模态计算,重点讨论了车辆低频阶段的振动特性.在此基础上,分析了采用弹性体整车模型进行工程计算的特点,为应用有限元方法建立轨道车辆弹性体整车模型及采用此模型进行工程计算提供参考.     

整车无砟轨道钢轨波磨计算模型

概述了钢轨波磨研究现状及现有钢轨波磨计算模型。基于刚柔耦合的车辆轨道耦合动力学模型、改进的轮轨非赫兹滚动接触力学模型、钢轨材料摩擦磨损模型和磨耗叠加计算模型,建立整车-无砟轨道钢轨波磨计算模型。其中刚柔耦合的车辆轨道耦合动力学模型可以同时考虑钢轨、轨道板柔性以及钢轨周期离散支撑条件等因素;改进的三维非赫兹接触模型考虑不均匀磨损对轮轨接触的影响;材料摩擦磨损模型考虑自旋对磨耗的贡献。钢轨波磨计算模型考虑了轮轨之间的动力作用对波磨形成和发展的影响,以及波磨导致接触表面改变后其对轮轨接触及动力学的反馈作用。该模型可以模拟整车八个车轮和钢轨相互作用所形成的波磨。利用该模型再现了现场残余波磨的初期演化情况,该项研究可为钢轨波磨的减缓和治理提供理论基础和技术手段。     

山地地铁小半径曲线路段车辆/轨道参数对钢轨波磨的影响

针对山地地铁小半径曲线轨道钢轨波磨频发问题,根据现场调研建立车辆-轨道系统的动力学模型,探究车辆通过小半径曲线时轮轨间的接触特性。根据动力学分析结果建立半车车体-转向架-轨道系统的有限元模型,采用复特征值分析法研究半车车体-转向架-轨道系统摩擦自激振动特性,并研究车辆悬挂参数和轨道扣件参数对整体系统摩擦自激振动的影响规律。采用神经网络结合遗传算法对影响整体系统摩擦自激振动的关键参数进行多参数拟合,并求得车辆/轨道结构关键参数的优化解。结果表明：小半径曲线路段轮轨间的饱和蠕滑力导致半车车体-转向架-轨道系统的摩擦自激振动,从而引起钢轨波磨;车辆结构参数中一系悬挂横向刚度以及轨道结构参数中扣件垂向刚度、扣件横向刚度、扣件垂向阻尼对整个系统的摩擦自激振动具有明显影响。设置一系悬挂横向刚度为5.34 MN/m,扣件垂向刚度为25.45 MN/m,扣件横向刚度为6.9 MN/m,扣件垂向阻尼为6.06 kN·s/m时,能够有效抑制山地地铁小半径曲线轨道上钢轨波磨的产生。     

基于ANSYS的磁浮轨道结构分析与优化设计

用ANSYS软件建立了磁浮列车调试轨道的有限元模型,计算了磁浮轨道钢轨、轨枕的变形和应力,然后用ANSYS软件对轨道结构进行了优化,为磁浮列车调试实验提供了轨道结构的计算数据,并根据计算结果对磁浮列车轨道结构提出了改进措施。     

车辆轨道关键参数对高速铁路钢轨波磨发展的影响

基于轮轨垂向动力学、轮轨滚动接触理论以及磨耗理论建立高速铁路无砟轨道钢轨波磨发展的理论计算模型,并发展出相应的数值仿真方法。其中轮轨垂向动力学模型包含高速车辆和高速铁路无砟轨道模型;采用Hertz接触理论和Carter二维轮轨接触理论计算轮轨切向力;利用摩擦功磨耗模型计算钢轨表面的磨耗。利用数值仿真再现了高速铁路钢轨波磨的演化过程,以此来研究车辆一系悬挂刚度以及悬挂阻尼,轨道扣件刚度、扣件阻尼以及钢轨硬度对高速铁路钢轨波磨发展的影响规律。结果表明:文中模拟所得的钢轨波磨波长特征与高速铁路上的波磨调查结果相符;较小的车辆一系悬挂刚度,适当的一系悬挂阻尼和扣件刚度,以及较大的扣件阻尼和钢轨硬度有利于抑制高速铁路钢轨波磨的发展。     

轨道振动信号分析及故障诊断?

针对铁路安全运行问题,对钢轨振动分析、检测和故障识别进行了理论上的探讨。运用车辆轨道耦合动力学理论建立车辆轨道垂向模型,同时,结合相关标准设定车辆和轨道典型故障,分别求取车辆及钢轨在正常及故障工况下的振动响应。通过对振动信号的加速度功率谱的对比分析,识别出各种典型故障信号特征,为利用光纤检测试验提供理论依据。理论研究表明,在各种典型故障工况下,利用钢轨振动判别车辆走行部、钢轨故障具有可行性,尤其是容易识别轮轨接触区域故障,可以达到实时诊断和预警的目的,对提高铁路安全具有创新性意义。     

三维碰撞车辆移动轨道建模与研究

为掌握直线轨道上车辆发生正面对心碰撞时的动态响应规律,建立三维碰撞车辆移动轨道模型。分别建立碰撞车辆模型和轨道模型。然后,提出了处理轮轨非线性几何的向量法,将三维车辆模型和移动轨道模型耦合起来。采用一种简化的钩缓装置模型连接车辆端部和外部系统。利用一种新的时间积分算法对三维动力学模型进行计算。采用上述方法研究了车辆中低速撞击刚性墙的碰撞场景,得到车辆的动态响应。研究结果表明:中低速车辆在直线轨道正面对心碰撞时,车辆一般不产生横向运动和侧滚运动,由非线性轮轨几何引起的横向轮轨力对车辆的动态响应几乎没有影响。碰撞结束后,车体和轮对在纵向不断振荡。轮轨垂向相对位移在准静态压缩量上下波动,最大的车轮抬升量出现在第3个轮对上。     

基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道耦合系统垂向随机振动分析

将钢轨视为无限长Timoshenko梁,由两层弹簧阻尼系统连续支撑,在频域建立车辆-轨道垂向耦合动力学模型。提出采用格林函数法求解钢轨运动偏微分方程,可在较宽频域内得到轨道动力响应避免模态截断频率限制,结合车辆方程求解点导纳及传递导纳,运用虚拟激励法将真实轨道谱激励作为系统输入,求解车辆-轨道系统随机振动响应,并将该弹性轨道与传统刚性轨道、简化弹簧轨道模型结果进行对比。研究结果表明,采用格林函数法求解无限长Timoshenko梁弹性轨道模型可快速实现全频域计算,得到轨道系统频率响应特性。利用虚拟激励法及叠加法,可得到轮轨多点接触工况下的车辆与轨道结构随机振动响应。采用刚性轨道结构模型会导致过高估计车辆结构在高频的振动,整个耦合系统振动响应均对速度较敏感。考虑轨道弹性影响的弹性轨道模型更符合实际,采用格林函数法求解轨道模型较为快速精确。     

车辆轨道系统的P2共振频率研究

将车辆轨道系统的P2共振转化为车辆簧下质量和轨道耦合系统的固有频率问题,讨论了其振型函数和频率特征方程。利用频率特征方程,分别分析了简支端欧拉梁钢轨模型长度、车辆簧下质量、轨道结构质量、轮轨接触刚度、钢轨弯曲刚度、钢轨支撑刚度以及车速对系统固有频率的影响,尤其对P2共振频率的影响做了仔细分析。通过分析可知,当轨道长度高于25 m时,轨道模型的简支边界效应对系统的第1、2阶振动固有频率的影响可忽略不计;轮轨线性化接触刚度的增大可使P2共振频率(第一阶共振频率)略有提高,但对第2阶固有频率无影响;轨道质量和车辆簧下质量对车辆轨道系统的P2共振频率有显著影响,P2共振频率显著低于轨道系统自身的固有振动频率;当不考虑轨道结构质量影响时,车辆轨道系统P2共振呈现单自由度振系特征。随着轨道刚度的增大,P2共振频率显著提高,轨道参振质量和钢轨抗弯刚度对P2共振频率略有影响,车辆行驶速度对P2共振频率影响较小。对于实际轨道结构,提出了通过轨道自振特性反推钢轨基础弹性系数和P2共振频率的计算方法,并进行了试验验证。     

基于轨道振动理论的梯形轨枕轨道钢轨波磨研究*

研究半径为350 m梯形轨枕曲线轨道上波磨的成因。借助于现场观察和测量,获得波磨的特征参数。调查区段车辆运行速度在35 km/h左右,该波磨的主波长为60~100 mm,其通过频率为110~180 Hz;次波长为30 mm,其通过频率为324 Hz。结合轨道结构振动理论对波磨成因进行预测分析。根据结构特征建立梯形轨枕轨道三维有限元实体模型,利用此模型分析轨道结构的固有特性与波磨通过频率的内在联系,对波磨的成因做出初步解释,利用该模型计算分析白噪声激励下轨道结构的频响特性,进一步揭示波磨形成的机理。将理论计算结果与现场测试数据比较,两者相吻合。研究表明,车辆通过梯形轨枕轨道时,容易引起钢轨相对于轨枕的垂横向弯曲振动,从而加剧轮轨粘滑振动,加速了该轨道曲线段波磨的形成和发展。     

地铁直线轨道钢轨波磨影响参数研究

基于车辆轨道耦合动力学模型和钢轨材料摩擦磨损计算模型,分析了不同轨道结构参数和车辆运营速度对地铁直线轨道钢轨波磨发生和发展的影响.结果发现,对于不同的变量参数,轮轨接触斑内摩擦功率随时间的变化都具有一定的波动性,且摩擦功率整体波动幅度较为均匀.同时,摩擦功率1/3倍频程图分析结果表明,摩擦功率的特征频率主要集中在中低频...     

基于Workbench的轨道工程车辆牵引座的有限元分析

对某型号轨道工程车辆牵引座的结构和工作原理进行介绍,并对牵引座在工作过程中不同工况下的载荷大小进行分析计算。利用Pro/E三维软件建立牵引座模型,利用Pro/E和Workbench软件的无缝接口,将牵引座模型导入Workbench进行有限元分析,得到轨道工程车辆牵引座在不同工况下的应力和应变,根据有限元分析结果可以找出牵引座在工作过程中的危险位置,为牵引座的结构改进和优化提供一定的依据和参考。     

跨座式单轨转向架构架结构分析与优化

转向架作为轨道车辆的重要组成部分,起着牵引行走和制动等重要作用,是决定列车运行安全和动力学性能最为关键的组成部分。利用CATIA软件建立了新转向架构架的三维模型;利用HyperWorks软件建立了新转向架构架的有限元模型。结合跨座式单轨车辆转向架构架典型受力工况,采用有限元方法,对新转向架构架进行尺寸优化详细设计、静强度分析和模态分析。优化分析结果显示,新转向架构架在满足结构强度刚度要求的同时也达到了轻量化的效果,同时构架的动态特性比较好。     

基于有向加权网的轨道车辆生产工艺路线优化研究

为解决城市轨道车辆生产线存在的生产效率不高与稳定性差等问题,提出了一种基于有向加权网络的城市轨道车辆工艺路线优化方法。该方法首先利用有向加权网络理论构建车辆生产线的生产网络模型,然后以生产线可靠性与制造成本为目标,建立轨道车辆工艺路线的多目标优化模型,并基于粒子群算法得到最优工艺路线生成算法,最后以某轨道列车生产线为例进行了验证,结果表明,该方法能显著降低生产线的生产成本,提高生产线的生产效率与稳定性。     

轨道车辆牵引拉杆有限元分析

牵引拉杆是轨道车辆中的一个重要承载部件,为确保该结构使用的安全可靠性,利用HyperMesh和ANSYS软件建立了牵引拉杆有限元模型,对其刚度和强度进行了分析,在分析中考虑了结构的材料非线性和接触状态非线性。实验测试结果充分验证了有限元分析的准确性。     

预瞄优化神经网络驾驶员模型

根据预瞄跟随理论并结合真实驾驶员的学习目标、生理限制与不断优化的行为特性,建立了预瞄优化神经网络驾驶员模型。利用2自由度车辆模型进行了汽车在方向控制下的仿真计算。仿真结果表明,预瞄优化神经网络驾驶员模型与实际合格驾驶员行为非常相似,按照该理论建立的驾驶员模型可以应用于驾驶员-汽车闭环系统的研究和自动驾驶等智能车辆的控制。     

曲线钢轨初始波磨形成的机理分析

利用数值方法分析钢轨离散支撑引发曲线钢轨初始波浪形磨损形成的机理.建立车辆轨道耦合动力学模型、轮轨滚动接触理论模型和轮轨界面材料摩擦磨损模型为一体的钢轨磨耗型波浪形磨损计算模型.考虑半个车辆模型和有限计算长度的轨道模型,利用Hertz非线性接触弹簧和沈志云-Hydrick-Elkins非线性蠕滑理论耦合车辆和轨道的计算模型来计算轮轨的法向载荷和切向载荷.通过车辆过曲线动力学分析,确定轮轨的瞬时接触位置、法向载荷、蠕滑率等.根据修改的Kalker三维滚动接触理论计算轮轨滚动接触力学行为,再利用轮轨材料摩擦磨损模型计算钢轨的磨损量.对曲线两端的缓和曲线和圆曲线的初始波磨形成过程作详细分析,并对波动频率也作了调查.数值结果显示,同一个转向架4个车轮引起的磨损波长和波深是不同的;不同曲线位置初始波磨的波深和波长也有区别;波磨的频率和轮轨接触振动密切相关;波磨的频率不仅包含轨枕的通过频率,也包含轨道被激发的更高振动频率.     

煤矿轨道运输矿车与机车协同调度优化问题研究

为了提高煤矿轨道运输的效率,实现对矿车的合理调度与机车的高效重复利用,提出了一种以机车重复利用率约束为中心,结合煤矿轨道运输矿车运行的规则约束条件,建立以矿车运行的最小延迟时间为目标的协同优化模型,研究机车与矿车协同调度的优化算法。实现了矿车运行的规则合范化及机车重复利用的合理化,进而提高机车利用率和矿车的运输效率。为了验证模型的可靠性,采用NSGAⅡ算法在不同规模机车数量的背景下对该模型进行求解。