局部不平顺的恶化对机车轮轨垂向力的影响

通过MATLAB软件模拟局部不平顺,作为机车模型的外部激扰输入,根据机车动力学理论,以机车轮轨垂向力指标为依据,运用SIMPACK多体动力学仿真软件,分析谐波型局部不平顺沉降的恶化及交点型局部不平顺凸起的恶化对轮轨系统动力性能的影响。仿真结果表明,当谐波型局部不平顺发生沉降恶化时,即使恶化的幅值较小,也会造成轮轨动力响应的严重恶化,引起强烈的轮轨冲击振动;并且速度越大,轮轨动力作用越剧烈。当交点型局部不平顺发生凸起恶化时,在相同速度下,不同恶化时期的轮轨垂向力的最大值基本不变,但轮轨垂向力的最小值变化较大,导致轮重减载率变大,影响机车运行的安全。     

基于SIMPACK的铁道车辆曲线通过能力研究

轨道线路三大薄弱环节,分别是钢轨接头、道岔和曲线,其中道岔侧向通过和曲线具有一定的相似性。车辆的小曲线通过能力可采用理论计算或仿真分析进行校核,计算指标为车钩摆臂角和极限车间距。两种方法有不同的侧重,所得的结果也不尽相同。为研究两种方法的差异性,对连挂车辆进行理论法和仿真法两方面的计算。基于SIMPACK进行车辆通过小半径曲线能力的研究,建立半径180m的两种不同形式的曲线线路,分析动车组通过曲线的各项动力学指标,并将仿真结果与理论计算结果进行比较。结论表明S型曲线是连挂车辆通过曲线最困难的工况,关注S型曲线能更准确和快速的评价铁道车辆的曲线通过能力。     

地铁小半径曲线轨侧润滑对钢轨的减磨效果研究

对某地铁线路轮轨磨耗进行现场测试,掌握了该线路轮轨磨耗特征。利用动力学软件UM建立地铁车辆-轨道动力学模型,采用Hertz接触理论和FASTSIM算法分别计算轮轨法向力和切向力,结合Archard磨耗模型对小半径曲线外轨轨侧润滑的减磨效果进行预测,提出小半径曲线钢轨磨耗控制措施。钢轨磨耗测试结果表明,由于该线路小半径曲线外轨缺乏有效润滑,导致外轨以侧面磨耗为主,曲线半径越小侧磨越严重。仿真结果表明,小半径曲线采用外轨轨侧润滑的方式能显著降低钢轨侧面磨耗量;在半径为350 m的曲线外轨侧施加润滑可使外轨磨耗降低9%～34%;当半径为650 m时,外轨侧面润滑的减磨效果已不明显。根据仿真结果,建议半径600 m以下的曲线对外轨轨侧进行适当润滑,可有效缓解钢轨磨耗。     

高原山区HXN5型机车钢轨廓形适应性研究

利用SIMPACK多体动力学软件建立HXN5型机车模型,研究60轨、60N轨廓形对该机车直线轨道上的动力学性能及曲线通过能力的影响。研究结果表明:运行速度的增大或曲线半径的减小会恶化机车运行性能,机车在直线轨道上的钢轨廓形适应性差异较小,在小半径曲线上60N轨的适应性比60轨更好。     

D19E型内燃机车曲线通过动力学性能研究

为了研究D19E型内燃机车曲线通过动力学性能,分析了越南铁路基本技术及D19E型内燃机车结构,应用Simpack软件建立了D19E型内燃机车动力学模型。以D19E为模型计算了机车动态曲线通过整车动力学性能,并根据越南铁道机车车辆动力学性能评定规范对该机车车辆在轨道不平顺作用下的不同工况曲线通过进行了分析、评估。研究结果表明,D19E型内燃机车动态曲线通过时的安全性指标满足越南铁路安全行车要求,该机车通过曲线半径为100 m时轮轨横向力接近了允许限值52 kN,在曲线半径为300 m以下时轮重减载率超过静态轮重减载率危险限度值0.65,但动态轮重减载率为0.8,故属合格,因此该机车通过曲线半径小于300 m时应降低运行速度,机车曲线通过更为安全。     

高速机车万向传动系统动态曲线通过时的动力特性研究

为了研究转向架传动系统高速通过动态曲线时的动力特性,本文以万向传动轴为对象,利用 Ｒ Ｗ 方法建立了系统的力学模型和动力学微分方程。选取 ３６ 种通过动态曲线的典型工况,进行数值仿真。结果表明,万向轴传动比主要受机车运行速度和线路不平顺幅值的影响,而万向轴转速除了受这两个因素的影响外,还与不平顺波长和构件摩擦有关。另外适当增大曲线半径和超高可以改善万向轴传动特性。万向轴动力学分析的结果对电机控制系统、机车运行稳定性以及万向轴的结构设计和线路设计都有很重要的意义。     

钢轨打磨车辆曲线通过性能研究

由于钢轨打磨列车作业时运行速度低于一般曲线的设计速度,因此车辆在曲线上作业时会出现过超高现象。采用多体系统动力学软件Simpack建立钢轨打磨车辆的非线性模型,研究高速大半径和山区小半径两种线路工况下,曲线超高、半径和曲线通过速度对打磨车辆曲线通过性能的影响。结果表明:打磨车辆在曲线上作业时各项动力学指标均符合国家标准规定的限值;高速大半径线路工况下,曲线超高是影响打磨车辆曲线通过性能的主要因素;山区小半径线路工况下,曲线半径成为主要因素;打磨车辆作业速度对曲线通过性能影响不明显。     

轨道不平顺激励下高速磁浮列车垂向动力学仿真

为了分析高速磁浮列车直线行驶过程中各项因素的影响,基于多体动力学软件Simpack建立了高速磁浮列车的垂向动力学模型,施加轨道谐波高低不平顺激励,研究了行驶速度、轨道不平顺波长和幅值、车重和悬浮架重以及一二系悬挂参数对于平稳性的影响.对全高速域的仿真结果表明:该型高速磁浮列车满载通过直线线路时,不同车速对应于不同的敏感波长范围.随着列车速度的增加,引起车体主频响应的波长增长,敏感波长范围扩大.并且随高低不平顺幅值的增大,垂向Sperling指标非线性上升,且上升速率逐渐减小.另外,车体重量的增加,悬浮架重的减小,会改善平稳性.在高速磁浮列车的工程应用参数范围内,适当减小一系悬挂刚度、二系悬挂刚度和阻尼,增大一系悬挂阻尼,有助于改善平稳性.其中二系悬挂对车辆平稳性的贡献最大.     

面向地铁轮缘磨耗控制的车-轨参数优化设计

针对地铁车辆在小半径曲线线路运行时产生的严重轮缘磨耗问题,通过车辆轨道耦合系统动力学分析,确定产生轮缘磨耗的曲线半径范围;基于可评价轮缘磨耗的地铁轮缘磨耗分析模型,确定了影响轮缘磨耗的轨道和车辆转向架关键影响参数(简称车-轨参数);采用代理模型和智能优化算法对遴选出的轨道和车辆转向架关键影响参数进行优化设计。研究表明,轨底坡、轨距、超高、一系钢簧纵向及横向刚度、二系空气弹簧纵向刚度和轴距对轮缘磨耗均有一定的影响。对轨道和车辆转向架关键影响参数进行优化设计可使地铁车辆在小半径曲线线路运行时产生的轮缘磨耗降低10%以上,研究成果可为减缓地铁车辆轮缘磨耗提供理论指导。     

HT边际谱-马氏距离在轨道不平顺分析中的应用

通过HHT边际谱提取铁路轨道不平顺频率结构信息,对具有相同运营条件的铁路轨道不平顺HHT边际谱进行聚类分析,形成适合描述不同运营速度及影响铁路安全、舒适运行动力学指标的轨道不平顺边际谱标准(特性)矩阵,建立轨道不平顺HHT边际谱-马氏距离模型,可用于铁路线路运行速度判别及对不平顺中存在的严重影响铁路安全、舒适运行的铁路路段进行宏观判定。