运用平稳性快速算法优化高速磁浮车辆的运行平稳性

简要介绍了由虚拟激励法推导出的轨道车辆平稳性快速算法.以TR08磁浮车辆为原型,建立了磁浮车辆的垂向和横向单车动力学模型.运用平稳性快速算法对磁浮车辆的平稳性进行了优化分析.分析了轨道不平顺波长与磁浮车辆运行平稳性之间的关系.分析表明,垂向和横向的刚度越小平稳性越好;当二系垂向和横向阻尼系数分别为6 kN·s/m和2 kN·s/m时,垂向和横向的平稳性能够达到最佳;运行速度越高,影响平稳性的波长范围就越大.但在各速度级下,50～100 m波长的不平顺对平稳性的影响最大.     

SW-220K型转向架参数优化试验研究

对配装SW—220K型转向架的25T型客车进行了振动试验;分析了车辆的主要振型;分别进行了采用不同空气弹簧、二系阻尼系数值时的试验,根据垂向、横向平稳性指标测试结果,得出了采用原型空气弹簧结构并增大二系垂向阻尼系数值能够改善车辆运行性能的结论。     

轴箱内置式转向架高速线路适应性评估

基于轴箱内置式转向架实测参数及边界条件,建立动车组拖车动力学仿真模型。研究新车轮型面、大锥度车轮型面与60D、60N及其正负偏差钢轨型面匹配并高速通过实测线路时,车辆运行稳定性及平稳性;研究轴箱内置式转向架高速通过不同曲线线路,以及正、侧向通过18#道岔时的车辆运行安全性,并评估轴箱内置式转向架对高速线路适应性。结果表明：轴箱内置式转向架动车组以300～450 km/h运行速度通过直线线路时,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、构架横向加速度等稳定性指标,随运行速度提升呈增大趋势,但均未超出相应标准限值,车辆平稳性指标属于优级;当动车组以不同运行速度通过不同半径曲线时,稳定性指标未超出相应标准限值,车辆平稳性指标属于优级,且轮对冲角很小;动车组以450 km/h运行速度正向通过18#道岔、以90 km/h运行速度侧向通过18#道岔时,稳定性指标未超出相应标准限值;动车组通过实测三级轨道水平不平顺时,稳定性指标未超出相应标准限值,车辆的垂、横向平稳性指标属于优级。因此,轴箱内置式转向架动车组在400 km/h运行速度范围内,能够适应京沪高铁线路运行。     

列车系统运行平稳性研究

在车辆动力学模型的基础上,建立由3辆拖车组成的列车动力学模型。建模过程中考虑列车系统中存在的轮轨接触几何关系非线性、轮轨蠕滑率/蠕滑力的非线性、钩缓装置作用力的非线性以及车辆模型一、二系悬挂作用力的非线性等因素。研究车间连接刚度和连接阻尼对列车运行平稳性的影响。仿真结果表明,车间横向连接刚度和横向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响较大,而车间垂向连接刚度和垂向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响很小。在列车中的相邻两车之间安装横向减振器能够有效地提高列车的横向运行平稳性,并能够改善列车的垂向运行平稳性。仿真结果还发现,在转向架悬挂参数相同的情况下,单一车辆的运行平稳性指标大于列车的运行平稳性指标。     

悬挂式单轨列车与轨道梁桥系统动力性能试验研究

针对我国第一条悬挂式单轨交通试验线开展行车动力学试验。试验线轨道梁桥为底部开口的钢结构箱梁,试验列车为基于锂电池驱动的悬挂式单轨列车,最高试验运行速度为60 km/h。试验结果表明:轨道梁桥结构具有良好的竖向和横向刚度,其垂向一阶自振频率和横向一阶自振频率分别为5. 60、2. 27 Hz,自振频率理论计算结果与实测结果基本相符;轨道梁桥结构的振动加速度随着行车速度的增加而逐渐增大,其跨中垂向和横向加速度最大值分别为0. 19g、0. 11g,满足铁路桥梁相关规范要求,轨道梁桥动态位移随着行车速度的增加无明显变化,表明列车对该轨道梁桥的动力冲击作用受速度影响较小,在所有测试工况中,轨道梁桥挠跨比小于1/1 100,动力冲击系数小于1. 1;列车在各种速度工况下,其横向平稳性指标较垂向平稳性指标略大,但两者平稳性指标均小于2. 75,表明运行车辆具有良好的平稳性。     

一系水平悬挂刚度对高速客车动力学性能的影响研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用多体动力学软件建立了某型高速车辆动力学模型,研究了高速车辆系统在刚性轨道上运行时,一系水平悬挂刚度参数对车辆横向运行稳定性、曲线通过性能及平稳性的影响。结果表明:一系悬挂横向及纵向刚度参数较大时,车辆系统的非线性临界速度、脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力均呈现出较大的值且垂向平稳性下降,而当横向刚度参数较小时,车辆系统的横向平稳性下降。一系横向及纵向刚度参数取值要在合理范围内并尽可能得到最优值,既要满足车辆系统良好的稳定性及曲线通过性能,又要保证车辆系统具有良好的平稳性。     

地铁车辆以磨耗车轮通过钢弹簧浮置板轨道时的较好平稳性速度

[目的]为使地铁乘客获得较好的乘车体验,探究轨道线路铺设浮置板时车体平稳性较好的通过速度区间。[方法]利用仿真软件建立了地铁车辆-浮置板轨道-路基的动力学模型,分析了标准车轮及磨耗车轮通过地铁有无钢弹簧浮置板轨道时的车体振动状况。对比了不同速度条件下,增设浮置板前后车体垂向平稳性指标时域及频域的变化;对比了车体在浮置板轨道系统下,车体以磨耗车轮与标准车轮通过时,车体的垂向振动加速度等参数时域及频域的变化规律。[结果及结论]不同速度时,浮置板会使列车的平稳性指标增大,相比无浮置板时平均增长了5.8%;横向平稳性指标在速度低于60 km/h时,其对平稳性指标有减小作用。浮置板系统中,磨耗车轮的存在会加剧车体垂向振动,这种现象在列车高速行驶时表现更突出。地铁车辆通过轨道时的垂向振动加速度频率主要集中在低频区段的0～10 Hz,横向振动加速度频率区段主要集中在0～30 Hz。地铁车辆通过存在浮置板路段且速度在48～60 km/h区间时,磨耗车轮的车体垂向平稳性指标在1.8左右,横向平稳性指标在1.1左右,数值均较低,即车体振动及横向运动较小,平稳性较好。     

时速160 km城市轨道交通内置式泵房板式道床动力特性分析

北京轨道交通新机场线在部分区间隧道的最低点设置了内置式泵房板式道床。为了保证时速160 km市域列车在动荷载作用下轨道结构的安全性和可靠性,建立了车辆-轨道-隧道三维耦合动力分析模型,计算分析100~220 km/h共7种行车速度下内置式泵房板式道床的动力特性。提取道床振动评价指标(垂向位移、垂向加速度)、道床强度评价指标(纵横向拉应力)、行车平稳性评价指标(车体垂向、横向加速度)和行车安全性评价指标(轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率)与规范允许值进行对比。计算结果表明,各动力学评价指标均随行车速度的增大而增加,各动力学评价指标均在规范允许值之内,并且有较大的安全余量。     

轨道整体刚度和阻尼对车辆系统动力学性能的影响

建立了考虑轨道整体弹性和阻尼的车辆动力学模型，利用该模型讨论了轨道整体横向刚度、横向阻尼及整体垂向刚度、垂向阻尼对车辆动力学性能的影响。仿真结果表明，轨道整体横向刚度对车辆系统临界速度的影响较为显著，轨道整体横向阻尼对车辆临界速度有一定的影响，轨道整体横向、垂向阻尼对车辆系统的动态曲线通过性能影响较小，而轨道整体垂向刚度和垂向阻尼对车辆临界速度的影响较小。仿真结果还表明，车辆系统在弹性轨道条件下的运行平稳性优于刚性轨道条件下的运行平稳性。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道路涵过渡段的优化设计研究

研究目的:以京沪高铁廊坊段CRTSⅡ型板式无砟轨道路涵过渡段为背景,采用Abaqus数值分析软件建立车辆-轨道-过渡段动力系统耦合模型,研究不同因素对列车通过路涵过渡段时运行安全性及平稳性的影响。根据极差和方差分析方法,确定影响列车运行安全性及平稳性的因素重要性次序,提出高速铁路路涵过渡段最佳设计方案。研究结论:(1)以横向力或线路横向稳定性系数为试验指标优化时,过渡段方式为第一影响因素;以车轮脱轨系数、轮重减载率或Sperling舒适度指标为试验指标优化时,行车速度为第一影响因素;以垂向加速度为试验指标优化时,填土厚度为第一影响因素;(2)建议在路涵过渡段设计时采用倒梯形过渡、过渡段长度25 m、涵洞跨径2 m、填土厚度4 m、行车速度330 km/h的方案,能使列车运行安全性及平稳性达到最优状态;(3)该研究成果可为其他高速铁路路涵过渡段的设计提供借鉴。     

客运专线车站用地组成及指标分析

研究目的:为合理利用土地和切实保护耕地,加强对客运专线铁路建设用地的科学管理,提高土地利用率,控制和节约客运专线铁路车站建设用地。研究方法:结合客运专线设计车站的功能和用地数量,对用地进行统计、分析和归纳,确定车站用地指标。研究结果:根据车站及动车段所的功能要求,分析了其用地组成,提出了设计应贯彻节约和集约用地的原则,减少对耕地和良田的占用;合理选择站址和车站布置图型并对车站用地进行统一规划。研究了中、小型车站位于平原、丘陵及山区等不同的地形类型的用地指标及大型和特大型车站及动车段(所)位于平原地区的用地指标。研究结论:文中确定的客运专线车站用地指标,达到了宏观控制建设用地的目的,使客运专线铁路建设用地更加科学合理。     

基于均匀试验设计的结构可靠指标计算方法

基于可靠指标的几何原理，结合均匀试验方法设计试验点均匀分散的特点，提出了一种基于均匀试验方法求解结构可靠指标的实用计算方法。该方法不需求偏导数，适合于求偏导数难和偏导数不存在的可靠指标求解问题。经算例验证，该方法简便实用，且具有令人满意的计算精度和计算效率，同时将该方法应用于一实际斜拉桥桥塔强度可靠指标计算，也具有良好效果。本文方法为结构可靠指标计算提供一种新的有效途径。     

北京地区钻探工法对土工试验指标影响的研究

研究目的：确保高质量地搜集北京地区锤击取芯钻进和回转钻进工法土样的试验成果数据，分析不同工法试验指标的关系，针对北京段的地层条件，给选择可靠的备选钻探方法提供技术依据。 研究方法：从定量的角度分析锤击取芯和回转钻进对土样试验指标的影响，在北京地区选择不同地质单元的工程进行试验指标对比分析。 研究结果：根据北京地区的地质条件和沿线工程地质特征，在一般可塑地层采用孔内锤击取芯钻进方法钻进工法作为工程地质勘察的主要钻探方法，其它地层为辅助工法。 研究结论：对2种工法的不同土样品进行对比，其空隙比、含水率、液性指数相差很小；用孔内锤击钻进压缩模量高15％左右。而软黏性土（IL≥0．75）、孔内锤击钻进对土工试验指标影响很大。     

铁路道岔尖轨轨高的测量基准研究

尖轨的轨高是影响轨道结构振动与变形、列车运行安全性、平稳性及轨道养护维修工作量的重要参数,而尖轨轨高的测量基准则是检测尖轨轨高正确与否的重要基础;针对目前尖轨轨高测量的第一测量基准与第二测量基准,假定车轮与钢轨均为刚体,以尖轨轨高之间的高差和以轨轮接触关系为依据计算得出机车车辆在垂直方向的位移作为2种评价指标,对尖轨轨高的测量基准进行了讨论。结果表明,在测量尖轨轨高时,采用第一测量准则更为合理。     

基于非线性RSH方法的泥石流灾害预测预报

泥石流灾害系统是一种自组织临界性系统,这种系统的演化总是处在混沌的边缘,系统的演化过程是可以预测的。将改进的重标极差分析方法(RSH)引入泥石流灾害前兆观测资料的处理和分析中,并在计算赫斯特指数H时,定义1个涵盖序列历史和序列长时记忆信息的时间窗。应用该方法对云南蒋家沟泥石流总径流量观测数据进行研究表明:云南蒋家沟泥石流总径流量时间序列不仅具有持久相关性,而且在激增前赫斯特指数值要经历1个先降维,然后升维的过程。根据对云南蒋家沟泥石流总径流量时间序列赫斯特指数值及其变化的分析,提出了预测预报泥石流灾害的3种定性判据。     

一种严密的高精度自由设站方法研究

为提高全站仪自由设站精度,降低全站仪挑选标准,从而增强全站仪的适用性,本文详细研究了全站仪加常数、乘常数及竖盘指标差等误差对自由设站精度的影响,并针对不同误差源提出了提高全站仪自由设站精度的不同处理方法:(1)对于能快捷测定的系统误差通过外业现场测定系统消除;(2)对于不易测定的系统误差和偶然误差通过附加参数的平差方式...     

特大城市轨道交通线网规模综合效应测算模型研究

为研究影响特大城市轨道线网规模宏观因素的综合效应机理,在定性分析的基础上进行轨道线网综合效应测算模型的量化研究。在考虑人口、土地、经济与环境4项主要影响因素的基础上,进一步引入城市总体职住不均衡性与轨道交通线网基本形态判别2项指标,依照相关适用性,综合以上各要素,构建线网规模的分段性测算模型,以匡算其合理范围。最后以成都市为例对测算模型的结果进行比较分析,证明所提出的测算模型可行且具有较好的适用性。     

洞庭湖区域公路建设中湿地生态环境评价的若干问题

依据大量研究文献和洞庭湖区的实地调查,认为公路城镇化效应、公路水利效应、相对于候鸟栖息地的公路阻隔及接近效应是公路建设影响洞庭湖湿地生态环境的主要因素。建立了由公路等级、公路城镇化效应以及公路水利效应等指标构成的评价指标体系。研究了公路建设影响洞庭湖湿地生态环境3S监测区域的合理确定及评价方法。其中包括:公路城镇化效应敏感区域所具备的条件、相关3S监测区域的选择及评价方法;公路建设水利效应3S监测区域的划分;公路水利效应的区域分析方法。为基于3S技术监测评价公路建设影响洞庭湖湿地生态环境奠定了基础。     

土坡稳定分析中 考虑参数变异水平的分项系数取值

岩土参数变异性大导致可靠指标离散性高,仅用1组分项系数难以保证土工结构可靠性达到目标可靠度。将土体强度参数变异性划分为小、中、大3个水平,以现有规范规定安全系数为控制指标,对常见铁路路堤边坡目标可靠度进行校准,确定目标可靠指标为2.3;运用验算点法计算分项系数,讨论几何和强度参数对分项系数影响规律,通过统计分析及标定得到了对应3种变异水平的分项系数推荐值。研究结果表明:土体强度参数变异性是影响分项系数取值的主导因素,强度参数均值和坡高次之,坡率的影响较为微弱;为使强度参数变异性不同的边坡达到一致的可靠度,提出了分项系数应与参数变异水平相适应的取值原则,给出了小、中、大变异水平对应的抗力项和荷载项分项系数(γR1,γR2,γS)推荐值分别为(0.75, 0.95; 1.02),(0.55, 0.90; 1.06)和(0.40, 0.80; 1.10)。     

铁路货物装载加固方案评估方法的研究

至今，对货物装载加固方案优劣的判断缺乏科学的依据，为此，文中首次提出并建立了装载加固方案的综合评价指标体系及评价标准，并采用专家评分评价法对方案加以评估。对于优化方案及辅助决策，具有一定的指导作用和现实意义。