车辆蛇形运动状态下重载铁路轮轨系统振动特性

该文针对重载铁路货车车辆,从大系统角度,研究了蛇形失稳时的轮轨动态相互作用特征,仿真计算了当货车车辆以高于其非线性临界速度运行时的轮轨系统振动姿态。理论分析结果表明,轮对蛇形运动时,轮轨接触点在车轮踏面与轮缘根部交替变化,导致轮轴横向力变化非常剧烈,最大值接近正常值的10 倍。在轮轨横向力的作用下,轮对以11.25Hz 频率在轨道中心线左右横向运动,幅度达到了15mm,且摇头角位移较大,轮对蛇形运动波长为3.4m;钢轨横向振动也非常明显,将进一步加剧轮对横向运动。另外,轮轨横向相互作用力及钢轨横向振动位移的主频与轮对蛇形频率一致。     

重载机车车轮擦伤下的轮轨动态响应

车轮踏面擦伤会造成剧烈的轮轨冲击作用,加剧车辆和轨道结构部件的疲劳破坏。为揭示实际车轮擦伤状态下的重载机车-轨道耦合振动响应特征,基于车轮擦伤的现场实测数据,拟合出了车轮擦伤模型。采用重载机车-轨道耦合动力学模型,详细考虑了钢轨垫层与扣件弹条相互作用,分别从时域和频域角度仿真计算了机车车轮擦伤引起的轮轨动态响应。研究结果表明:实际车轮擦伤呈不对称的几何形状;车轮擦伤激起的冲击力对轨道部件影响较大;车轮擦伤可能引发钢轨与扣件系统的短暂分离。研究结果可为踏面损伤识别、轨道部件检修提供理论参考。     

提速列车轮轨噪声降噪技术的研究

针对铁路噪声污染状况,根据提速列车运行噪声的特点及轮轨噪声产生的机理,研究了通过在钢轨轨腰镶嵌高阻尼材料从而降低轮轨噪声的技术。经过实验室试验和现场安装试验,证明该技术可有效降低轮轨辐射噪声。     

地震作用下车辆-轨道系统轮轨动态响应试验研究

为研究地震作用下高速铁路地震预警阈值,进行准静态全尺寸车辆-轨道模型振动台试验研究,对车辆轨道模型施加正弦地震波,试验结果显示《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中所规定的轮重减载率限值和脱轨系数限值可能偏于保守,且导致列车脱轨的原因是由于地震作用使轨道结构发生大幅的水平向振动,引起车轮发生水平向晃动,致使车辆发生侧向滚摆运动所造成的;接着对车辆轨道模型施加实测地震波,试验结果表明地震波频谱特性对列车运行安全有一定的影响;对车辆轨道模型同时施加水平向和垂向地震波,发现对车辆轨道系统动力响应影响较大的为水平向地震波,垂向地震波则对其影响较小;根据振动台试验模型建立与之对应的多刚体、多自由度三维车辆-轨道数值模型,研究当考虑轨道不平顺时,地震作用下不同车速对列车轮动动力响应的影响,通过数据分析表明,在一定范围内,地震作用下的列车脱轨与列车速度关系不大,为高速铁路地震预警阈值的研究提供了一定的理论依据。     

重载列车拨车机动态载荷模型及速度曲线优选

据列车纵向动力学理论建立拨车机动态仿真模型,考虑缓冲器强非线性特性、车钩间隙效应、车辆启动及运行阻力等因素开发出拨车机动态载荷仿真系统。通过列车拨车试验数据验证模型的有效性,据出口拨车机系统初始设计速度曲线预测4万吨列车拨车载荷。结果表明,初始设计速度下拨车机最大载荷为1414.9 kN。通过对4万吨列车速度曲线的优选保证拨车效率及每次拨车距离,拨车机载荷较原方案下降30%,时间缩短5 s。该动态仿真系统可为重载列车拨车机设计提供新手段。     

中高频激励下轮轨不同建模方法对轮轨动态相互作用的影响

动力学仿真是分析铁道车辆运行时各部件动态响应的主要研究手段之一.联合有限元软件ANSYS和动力学软件SIMPACK软件建立B型地铁车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,模型考虑轮对和轨道不同建模方法,研究车轮多边形磨耗激励下不同模型轮轨动态相互作用的差异.结果表明:多刚体动力学模型与仅考虑轮对结构柔性动力学模型有效分析频率较低...     

服役条件下提速地铁车辆的横向运动稳定性研究EI北大核心CSCD

地铁提速是未来轨道交通发展的必然趋势,服役条件下的车轮磨损会导致车轮半径减小和等效锥度增大,容易造成车辆蛇行失稳。为了保持服役条件下提速地铁车辆的横向运动稳定性,通过调研获取了上海某线路地铁车辆的车轮磨损情况,建立了含抗蛇行减振器的地铁横向动力学模型,研究了车轮磨损对于地铁车辆横向运动稳定性的影响,对比服役条件下有无抗蛇行减振器的车辆临界速度,指明了安装抗蛇行减振器对于服役地铁提速的必要性。结果表明,服役条件下的地铁车辆车轮半径减小以及等效锥度增大会降低车辆的临界速度,增大蛇行运动幅值。通过安装抗蛇行减振器,能有效地解决地铁车辆车轮磨损以及提速带来的横向运动稳定性裕量不足的问题,同时也能避免地铁车辆在异常参数匹配下发生一次蛇行运动。论文工作对探究服役地铁车辆进一步提速以及车轮和钢轨的维护保养具有一定的参考价值。     

京秦提速工程车——路动力仿真与试验的对比研究

结合京秦线提速改造工程进行了列车-路基动力仿真计算.在不同速度条件下,通过路基段加固前后状态下机车车辆运行安全舒适性指标、轨道及路基主要动力性能指标的分析计算,在此基础上对京秦既有线路基对时速200km/h提速的适应性及加固方案的可行性提出了相应评价意见与建议,并与随后的实车试验进行了对比.试验测试结果验证了仿真分析的可靠性.     

基于多车精细建模的曲线地段重载列车-轨道系统动力性能研究

建立考虑多车效应的重载列车-轨道系统精细化动力分析模型,对车辆、钩缓装置中各种细部构件及部件间接触摩擦等作用机制进行精细模拟,基于Hertz理论及FASTSIM算法进行轮轨接触计算。利用自主研发设备通过现场参数试验进行轨道建模。深入研究重载铁路曲线地段列车-轨道系统动力性能及曲线参数影响规律。结果表明,缓和曲线地段轮轨相互作用规律复杂,列车不同位置车轮受力呈现迥异变化趋势及幅度,前后缓和曲线轮轨相互作用亦完全不同,主要由超高顺坡及车辆构造所致;缓和曲线长度过短可导致超高顺坡过大不利列车运行,缓和曲线长度对动力性能影响曲线往往存在拐点,建议以拐点值限定最小缓和曲线长度;增长缓和曲线可有效减弱轮轨相互作用,并主要通过减缓列车首车及导向轮对磨耗降低整体磨耗;随缓和曲线长度不断增加,对动力性能改善效果越不明显。我国重载铁路小半径曲线超高设置通常偏大,建议适当降低超高值、设置10%~20%欠超高,利于改善轮轨受力、减缓磨耗。增大曲线半径利于减弱轮轨相互作用及磨耗,但半径越大改善作用越小。     

土结构动力相互作用的实时耦联动力试验的时滞稳定性

针对土-结构动力相互作用的实时耦联动力试验(SSI-RTDHT),以单自由度上部结构体系为例,建立了考虑振动台时滞及其补偿的数学模型;然后采用基于Padé 展开逼近时滞项的根轨迹方法研究其稳定性;最后利用数值仿真验证了理论分析得出的稳定条件.研究结果表明:时滞明显地改变了系统固有模态的动力特性,并使得SSI-RTDHT 成为一个条件稳定系统;稳定性随时滞和上部结构频率的增大而降低,随地基特征频率的增大而提高;上部结构阻尼比对稳定性影响不大.三阶多项式补偿会明显降低试验体系的稳定性,但可以改善固有模态的性能.     

多通路环境下的动态车辆路径问题研究

城市路网的不断扩张和实时交通信息的便捷获取使得物流配送线路优化更具灵活性,为提升城市物流配送效率提供了新方向。为此,以多通路环境下的动态城市配送为研究对象,建立具有路径灵活选择的动态车辆路径问题（dynamic vehicle routing problem with path flexibility,DVRP-PF）的两阶段混合整数数学规划模型,并设计改进遗传算法对模型进行求解。为了验证模型与算法的可行性和适应性,以重百超市物流配送为研究案例,从配送时间、距离以及成本等方面分析DVRP-PF模型的优化效果。结果表明：相比于传统车辆路径问题,DVRP-PF在配送时间上节约10.64%,配送成本减少5.59%,而配送距离仅仅增加2.84%,显示了DVRP-PF对于提升城市配送效率有着显著的意义。     

铁道车辆绝缘电阻及耐压试验标准分析研究

简要阐述了国内外关于铁道车辆绝缘电阻及耐压试验标准现状,对铁道车辆行业中的有关电气配线的绝缘电阻及耐压试验标准进行对比、分析,对存在的差异提出解决办法,最后对电气配线绝缘电阻及耐压试验标准的实施提出了建议措施。     

玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料受压管件稳定性试验及理论研究

该文对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料(E-GFRP)进行了材料性能试验,获得了该材料的力学性能参数;在此基础上,对12组共36根该材料制成的受压圆管试件进行了轴心受压稳定性试验研究,探讨了复合材料受压圆管试件稳定性承载力规律和破坏特征,并依此提出一种改进的Perry-Robertson稳定性计算公式,通过与传统稳定性验算公式进行对比,结果表明,改进Perry-Robertson公式与试验结果更为接近,能够较好地预测复合材料轴压管件的极限荷载,期望为复合材料稳定性设计理论提供有价值的参考意见。     

行驶车辆引起复杂场地及结构振动的试验研究

对行驶车辆引起复杂场地及结构振动的实际工程进行了现场测试,将跑车试验实测数据与数值模型计算结果进行对比分析,验证了车辆-场地耦合振动理论的正确性.隔振前后用跳车试验比较了隔振沟对场地及结构的隔振效果.结果发现,行驶车辆所引起的场地振动响应随着车辆行驶速度的增大而增大,随着测点与振源的距离增大而减小;地形增高会对振动响应产生放大效应;合适深度的隔振沟能够减轻道路表面波的振动,有效阻隔中高频率波的传播,从而减轻结构振动.     

制动力作用下驾驶室抖动的试验研究

摘 要：为了解决某重型车辆驾驶室抖动问题,通过制动抖动整车道路再现试验研究,分析了抖动现象的特征,确定了制动力作用下驾驶室抖动振动的传递路径,得出了车架悬架系统X、Y方向限位刚度不足是导致驾驶室抖动的主要原因。在上述分析的基础上对车辆抖动问题提出了解决方案,并对原车进行了试验验证,结果表明本文所提出的解决方案很好地解决了驾驶室制动抖动问题,同时验证了本文分析的合理性和可行性。     

车辆-轨道-路基系统垂向动力分析模型的试验验证

基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据秦-沈客运专线车辆的结构形式、悬挂特性及轨道结构特点,建立了具有两系悬挂的(客车)车辆-(有碴)轨道-路基垂向统一模型.采用研制的动力分析计算程序,对轨道随机不平顺激励下车辆-轨道-路基的动态响应进行了数值计算,并将路基基床表层动态响应的数值模拟结果与现场试验工点实测数据进行了对比分析.结果表明,该模型能较真实地反映车辆、轨道和路基垂向相互作用的基本力学特征,所得计算结果与实测数据比较吻合.     

橡胶减振器非线性动态特性的试验研究

采用电动振动台对橡胶减振器的非线性动态特性进行了试验研究,利用正逆傅立叶变换对试验数据进行了处理.建立了橡胶减振器的动力学模型,运用Runge-Kutta法和模型曲线重构法论证了模型对单一工况参数识别的有效性.利用该模型对试验工况逐一进行识别,得到了不同工况下橡胶减振器的刚度和阻尼.分析发现识别的刚度和阻尼与振幅和频率之间呈曲面关系,表明橡胶减振器在较大振幅下的动态特性已不能用简单的曲线来描述.     

SHPB劈裂试验下橡胶水泥砂浆的动态力学、能量特性及破坏机理试验研究

基于静载巴西劈裂原理,开展了橡胶水泥砂浆的分离式霍普金森压杆(SHPB)劈裂试验,对其动态力学、能量特性及破坏机理进行了研究.根据损伤力学,从强度和能量的角度分析了橡胶掺量、养护湿度和冲击荷载对水泥砂浆动态劈裂损伤的影响,并探讨了三种损伤因素下的六种损伤路径.结合圆盘试件的破坏模式,建立了冲击劈裂简化平面理想受力模型,分析了破裂方式-Ⅰ和破裂方式-Ⅱ两种截然不同的动态劈裂方式,并初步探讨了破裂方式-Ⅱ下圆盘试样的破坏机理.结果表明,掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均降低了水泥砂浆的动态劈裂拉伸强度;普通水泥砂浆和橡胶水泥砂浆有着相同的应力率和应变率演化趋势;掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均在一定程度上阻碍了能量在水泥砂浆圆盘试件中的传递;不同的单一损伤因素和复合损伤因素对水泥砂浆圆盘试样造成的动态劈裂损伤不同;在较大的冲击荷载下,圆盘试样会因"三角形压碎区"、"劈裂拉伸区"和"弯曲断裂区"的形成而被破坏.最后,从细观的角度分析讨论了界面过渡区(ITZ)对SHPB劈裂下橡胶水泥砂浆强度和抗冲击性能的影响.     

转向姿态下车辆主动悬架系统的LQG控制研究

轮胎由于所受垂直载荷变化会引起其侧偏特性的变化,在此基础上建立起八自由度转向状态下主动悬架控制的整车动力学模型,设计了LQG控制器,运用仿真软件进行了数值仿真。计算结果表明：该模型较好的反映了汽车转向时的实际状态;通过选用合适的加权矩阵生成反馈矩阵控制器显著提高了转向姿态下汽车的行驶平顺性和稳定性。     

隔振元件的冲击特性数值分析及试验研究

运用轻气炮试验装置发射的炮弹撞击砧块,再利用砧块的惯性对抗冲元件施加冲击载荷,分别测量隔振元件所受到的力和位移,可以得到隔振元件的抗冲动态特性,本方法解决了测评抗冲元件动态特性的问题,为抗冲元件动态特性的研究提供了新的试验方法.同时,运用有限元法对试验进行了动态数值分析,数值分析结果与试验结果进行了比较,取得了较好的效果,这为在试验比较困难情况下对抗冲元件动态特性进行研究提供了新的手段.