基于舒适度的悬挂式单轨平面曲线参数研究

悬挂式单轨车辆在曲线运动中自主倾斜。舒适度是影响悬挂式单轨线路平面参数的主要因素,研究基于舒适度的平曲线参数合理取值具有重要意义。分析悬挂式单轨车辆力学特性,选取横向倾斜角、未被平衡横向加速度作为圆曲线段舒适度指标,选取横向加速度时变率、横向倾斜角速度、未被平衡横向加速度时变率作为缓和曲线段舒适度指标。构建舒适度指标与平曲线参数间的关系模型。基于不同舒适度要求、速度、最大倾斜角计算确定线路平面最小曲线半径、缓和曲线长度。当最大倾斜角6°、最大未被平衡横向加速度0.5 m/s~2、速度80 km/h时,平面曲线最小半径应不小于325 m。当半径较小时,缓和曲线长度主要取决于横向倾斜角速度、未被平衡横向加速度时变率。     

基于乘客舒适度的悬挂式单轨平面圆曲线参数研究

由于车辆结构的差别,悬挂式单轨平面圆曲线参数与传统轮轨相差较大。为研究合理的圆曲线参数取值,本文运用行驶动力学理论,从乘客舒适度角度,对最小平面曲线半径和最小圆曲线长度等参数进行了计算研究,提出了相应的取值建议。当车辆最大偏转角不大于6. 843°,最大未被平衡离心加速度不大于0. 8 m/s~2,车速为80km/h时,最小平面曲线半径应不小于250 m。由于悬挂式单轨车辆的悬挂结构和参数与传统轮轨车辆存在较大区别,其最小圆曲线长度应不小于2V,是传统轮轨铁路的4倍。后续可在此研究成果基础上,利用车线耦合动力学理论,对乘坐舒适性、车线动力响应、车辆性能与线路参数之间的匹配关系等进行进一步研究,并综合考虑建设成本、运营维修等因素,合理确定各项参数。     

悬挂式单轨交通线路技术标准研究

以最大倾斜角度为6.5°、最高行驶速度为50 km/h的悬挂式单轨车辆为例,对悬挂式单轨交通线路的技术标准进行了研究。首先分析了悬挂式单轨车辆区别于传统钢轮钢轨车辆的受力特性,在此基础上,以悬挂式单轨车辆最大倾斜角度、最高行驶速度、允许的未被平衡离心加速度为参数,提出了悬挂式单轨交通线路最小圆曲线半径的计算方法,计算了不同速度条件下的最小圆曲线半径;提出了基于列车倾斜时变率和未被平衡离心加速度时变率的缓和曲线长度分段计算理论和方法,计算了不同曲线半径、不同行驶速度下的最小缓和曲线长度;提出了悬挂式单轨交通线路的最大坡度、竖曲线半径和最小坡段长度等控制指标。     

悬挂式单轨旅游观光线路主要技术标准研究

目前,国内尚无成熟的悬挂式单轨交通设计体系。为探索和完善悬挂式单轨旅游观光线路技术标准,以湖北恩施青云崖度假区旅游观光线设计为例,结合国内多条悬挂式单轨试验线的设计、制造、安装、运行经验及乘坐体验,对悬挂式单轨旅游观光线路主要技术标准进行分析研究。根据列车最高运行速度、未被平衡的离心加速度、车体最大允许倾角确定线路平面曲线最小半径;根据未被平衡横向加速度的时变率计算缓和曲线长度;根据最高运行速度计算竖曲线半径;为了降低轨道梁设计、制造和安装难度,认为平曲线、缓和曲线、平面夹直线及纵断面夹直线最小长度不宜小于一节轨道梁的长度;并给出了最大坡度、坡段最小长度等主要参数的选取原则。     

悬挂式单轨空、重车线路动力学响应分析

基于多体动力学软件Universal Mechanism建立60自由度的悬挂式单轨车辆系统动力学模型,主要基于乘客舒适度评价指标,探讨空、重车以80 km/h速度通过平竖曲线时动力学响应的异同。结果表明,结构的特殊性使得悬挂式单轨驶过缓圆点和缓直点后车体横向摆动幅度明显,车体横向偏角时变率、未被平衡离心加速度及其时变率结果均会产生一个较大的跃变现象,且重车工况下变化量更大。由于重车惯性更大的缘故,导致振动衰减过程中车体横向低频晃动更剧烈,同一平面线路工况下,重车比空车要多3个振动衰减周期;竖曲线条件下空、重车的振动衰减周期基本一致,但重车的最大垂向加速度更大。因此,鉴于空、重车在平竖曲线处动力特性差异的事实,有必要综合考虑两者用以后期悬挂式单轨列车线路参数的确定。     

悬挂式单轨纵断面设计标准取值研究

纵断面设计参数与工程规模、运输效率、建设成本、运营安全等密切相关,是选线设计的重要控制参数。以车辆性能为前提,从满足乘客舒适度角度对最小竖曲线半径、最大坡度、坡段长度进行理论计算分析。建议最大坡度不大于60‰,对于确因工程需要使用更大坡度的,应根据车辆厂家提供的具体技术参数进行研究计算确定。在设计过程中,需合理确定坡长与坡度之间的关系,必要时可结合车辆牵引制动特性曲线进行专题研究。悬挂式单轨的车体悬挂在轨道梁下方,重心较高,乘客对于竖向离心加速度的主观感受更加明显,应严格控制允许的竖向离心加速度,建议一般情况下取0.1 m/s~2、困难情况下取0.2 m/s~2。当设计速度为80 km/h时,一般情况下竖曲线半径不小于5 000 m、困难情况下不小于2 500 m;坡段长度一般情况下不小于340 m,困难情况下不小于190 m。     

悬挂式单轨交通线路最小曲线半径的选择

悬挂式单轨交通具有转弯半径小、爬坡能力强等优点,是解决中小城市道路拥堵、旅游风景区交通的上佳方案。根据黄果树项目选购的车辆参数和转向架结构特点,分析了列车通过曲线时的摆动原理,确定了车体的摆动角度,计算了未被平衡横向加速度,进而计算得到不同列车运行速度对应的线路曲线半径。通过对悬挂式单轨交通与道路的适配性分析发现,二者线型配合性好。     

悬挂式单轨最小曲线半径及缓和曲线理论研究

由于目前国内尚未正式颁布悬挂式单轨相应的技术标准或设计规范,正在研究设计的线路大都参照德国H-bahn空中轨道列车的技术参数或GB 50458-2008《跨坐式单轨交通设计规范(附条文说明)》进行设计,没有合理地结合悬挂式单轨自身独特的轮轨系统及转向架系统等特点,因此不能充分发挥其优势,这已成为我国建设悬挂式单轨最大的困难。在分析悬挂式单轨转向架工作原理的基础上,结合其自身独特的轮轨系统特点,研究悬挂式单轨最小曲线半径及缓和曲线的计算方法与取值,旨在为确定悬挂式单轨线路的设计标准提供参考。     

悬挂式单轨车辆走行轮失效对曲线通过及运行平稳性影响的仿真分析

悬挂式单轨车辆走行轮在车辆运行中起到承载和传力的重要作用,其走行轮失效对悬挂式单轨车辆运行性能有重大影响。通过多刚体动力学理论建立悬挂式单轨车轨耦合动力学模型,仿真分析了不同工况下走行轮失效对单轨车辆曲线通过及运行平稳性的影响。仿真结果表明:空载状态下走行轮失效的悬挂式单轨车辆在曲线半径100 m的线路上限速为35 km/h,而满载状态下走行轮失效的车辆一直处于不安全状态,需要尽快行驶到就近站点疏散乘客;同侧走行轮失效对单轨车辆的影响趋势基本一致;在相同行车速度下,走行轮失效时竖向平稳性指标出现了部分数值超过3.0的情况,说明走行轮失效时车辆的运行平稳性会变差。仿真研究结果可为走行轮失效的悬挂式单轨车辆运行提供参考。     

城轨交通曲线未被平衡离心加速度容许值的探讨

城轨交通车辆行驶在线路曲线上时产生离心力,为平衡离心力,应正确地设置曲线超高。曲线所设置超高很可能会出现不足或过大,则出现欠超高或过超高,因此,在曲线上未被平衡的离心力仍然存在,未被平衡的离心加速度,应控制在一定的数值以内。通过分析我国铁路曲线及道岔导曲线,未被平衡的离心加速度值确定原则及控制数值,依据现行国家铁路及城轨交通相关规范,研究城轨交通曲线及道岔导曲线未被平衡的离心加速度值的确定方法。并提出城轨交通曲线上未平衡离心加速度及道岔导曲线上未平衡离心加速度的建议值。     

客运专线竖曲线与平面曲线重叠的试验验证

客运专线线路参数设置的合理与否,直接关系到列车运行的平稳性和旅客舒适度,而在试验列车运行条件下进行的轮轨力测试和列车运行平稳性试验是验证线路参数设置合理与否的主要手段。秦沈客运专线是我国第一条时速200 km的客运专线,对设计中采用参数合理性的实验验证是必不可少的。本文叙述了4 个半径为20 000 m的竖曲线与半径为5 500 m、7 000 m和9 000 m的平面曲线重叠条件下,轮轨作用力和列车通过时车体加速度和平稳性指标的测试过程和结果。分析表明,曲线超高应根据列车运行速度设置,以减小未被平衡的横向离心力。根据测试数据得出在试验列车250 km/h速度条件下通过这4个竖圆重叠区段是安全的,列车的舒适度达到良限值,说明竖曲线对行车影响并不十分明显。     

地铁小半径曲线对轨道状态及车体振动影响研究

地铁小半径曲线与车体振动、舒适度及轨道状态关系密切,文章通过对广州地铁各曲线进行长期试验研究,分析小半径曲线与轨道状态、车体振动、行车舒适度的关系以及演变规律。研究结果表明,车辆通过小半径曲线时,行车速度越大,车体横向加速度越大,乘客舒适度越差;曲线半径越小,乘客舒适度越差;通过小半径曲线与其他曲线、直线的轨道质量指数(TQI)对比发现,曲线的半径越小,TQI越大,轨道状态、轮轨接触关系越差。最后提出通过小曲线的速度建议。     

土耳其250km/h客货共线铁路缓和曲线长度的确定

研究目的:土耳其东西铁路干线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线混跑铁路标准建设,而目前国内尚无时速200 km以上的客运共线铁路标准,本文重点研究时速250 km客货共线铁路不同曲线半径条件下平面缓和曲线长度的合理取值。研究结论:(1)250 km/h客货共线铁路的缓和曲线长度要综合考虑未被平衡的横向加速度时变率和超高时变率;(2)在曲线半径一定时,速度越高,则超高越大;高速列车行车速度一定时,设计超高值是决定缓和曲线长度的主要因素;(3)250 km/h客货共线铁路要同时兼顾高、低速列车的安全性和舒适度,设计超高值较时速250 km的客运专线小,缓和曲线长度较短。     

铁路车辆通过曲线时的最小半径研究

通过对车辆在曲线上的运行特征的分析,从车辆自身通过最小曲线半径、抗倾覆能力的最小曲线半径、满足旅客列车最高运行速度要求的最小曲线半径、满足旅客舒适度与内外轨均磨条件要求的最小曲线半径等因素,建立平曲线最小曲线半径与车辆运行特征间的对应关系;从车辆连挂车钩最小曲线半径、工程允许曲线半径、限坡当量竖曲线最小曲线半径、车辆结构限界要求的最小曲线半径、行车平稳性及舒适度要求的最小曲线半径等建立竖曲线最小曲线半径与车辆运行特征间的对应关系;运用相关的参数,对站线曲线半径标准的选择,进行计算与分析;为站线曲线半径标准及道岔标准的选择,提供系统理论根据,为新一轮《线规》及《站规》与工程具体设计,提供系统理论支持。     

稳定轮失效对跨坐式单轨车辆运行安全性及舒适性的影响

通过Simpack建立稳定轮失效而安全轮正常工作的跨坐式单轨车辆动力学模型,根据安全性及舒适性评价指标,研究在横风作用下稳定轮失效对车辆的安全性及乘客舒适性的影响。结果表明,在横向风条件下,稳定轮失效的单轨车辆仍具有一定的安全运行能力,通过曲线时不会发生倾覆;但抗倾覆稳定性变差,在直线或曲线时乘客舒适性恶化。建议稳定轮失效后车辆应减速行驶,尽快到邻近站点疏散乘客。     

平竖曲线重叠地段线形参数对米轨车辆动力特性的影响

为合理确定山区米轨铁路平竖曲线重叠地段线形参数,基于动力学理论建立米轨车辆—线路动力学模型,分析山区米轨铁路线路平竖曲线重叠地段的竖曲线形式、竖曲线半径、圆曲线半径等变化对车线系统动力特性的影响。结果表明:平竖曲线重叠地段采用凸形竖曲线形式相较于凹形竖曲线形式列车的动力通过性能更好;平竖曲线重叠设置对乘坐舒适性的影响最大,对行车安全性及轮轨作用力影响相对较小;竖曲线半径变化主要影响车体垂向加速度,当竖曲线半径增至10000 m后,对车体垂向加速度影响较小;平面圆曲线半径变化主要影响车体横向加速度,当平面圆曲线半径大于2000 m后,对车体横向加速度影响较小。