基于ALE方法的高速轮轨黏着特性仿真及试验验证

根据全尺寸高速轮轨关系试验台,建立基于ALE方法的轮轨滚动接触三维有限元模型,仿真分析干燥条件下高速轮轨黏着特性曲线,并采用试验台的高速黏着试验结果对其进行验证。在此基础上,分析高速条件下从制动到牵引工况变化过程中的轮轨接触斑状态、摩擦力分布、Mises应力分布等的演变规律。结果表明:有限元模型可用于模拟干燥轮轨接触表面条件下的高速轮轨黏着特性;黏着轮从自由滚动状态(全黏着)到最大牵引力(全滑动)过程中,轮轨接触斑从靠近轮缘的一侧进入滑动状态并逐渐扩大到整个区域,而制动工况时则从远离轮缘的一侧进入滑动状态;摩擦力从黏着轮自由滚动时的自旋分布状态逐渐变化为趋于一致方向,纵向蠕滑力达到饱和;Mises最大应力点由黏着轮自由滚动时的接触表面以下2 mm处逐渐转移到接触表面,应力更加集中。     

高速轮轨和磁悬浮技术在世界轨道交通运输体系中的发展

高速轮轨交通从20世纪60年代开始建设,到2001年世界已建成的高速铁路有5214km;正在建设的新线有4730km,正在研究和准备立项的有8604km。从德国、日本建成磁悬浮试验线后,世界有5个国家启动磁悬浮线路研究,中国上海成为世界第一个高速常导磁悬浮商用试验线建设的地区。世界轮轨高速铁路的发展没有因为磁浮技术的发展而停滞,随着速度目标值的提高,高速轮轨技术仍然在不断创新。磁悬浮的研究与试验和轮轨高速铁路的建设与发展在世界上并存。     

高速轮轨黏着机理的研究进展及其应用

轮轨黏着影响列车牵引和制动,对铁路运营效率和行车安全至关重要。论述国内外高速轮轨黏着的研究成果,包括仿真研究和试验研究进展情况。在仿真研究方面,介绍国内外轮轨黏着的理论模型发展和数值方法;在试验研究方面,介绍国内外的试验方法和试验结果。通过对轮轨黏着机理进行研究,揭示影响轮轨黏着的因素及其影响规律。分析现场存在的轮轨黏着方面的问题以及国内外轮轨黏着的控制与利用情况,包括最新的轮轨增黏措施和防滑防空转技术,并对高速轮轨黏着机理未来的研究方向进行展望。     

谈谈磁悬浮轨道交通的运行控制系统

概述 磁悬浮运输系统依靠电磁原理在列车的悬浮、导向及牵引等方面均实现了无机械摩擦、无接触受电的高速运行．从而彻底消除了轮轨铁路提高列车运行速度的两大关键障碍．即轮轨摩擦和弓网摩擦。这使磁悬浮列车具有速度更高、爬坡能力更强、起停快、安全可靠以及列车机械维修量少等优越性，展示了电磁悬浮技术、计算机控制技术、信息传输技术、新材料应用等诸多高新技术及其运用。     

时速400km速度级内轮轨间水介质条件下牵引黏着系数试验研究

在试验条件基本相同的情况下,全尺寸高速轮轨关系试验台与线路实车在160～300 km·h~(-1)速度范围内轮轨牵引黏着系数试验结果有较好的一致性。利用全尺寸高速轮轨关系试验台,测试时速400 km速度级内水介质条件下车轮表面在低、中、高粗糙度水平时牵引黏着系数随速度的变化规律,并将车轮在中等粗糙度水平时的试验结果与日本新干线的试验结果进行比较,提出我国高速轮轨间水介质条件下牵引黏着系数与速度的关系表达式。结果表明:在水介质条件下,轮轨接触表面状态相同时,牵引黏着系数随速度的增加而减小,速度较低时(40～200 km·h~(-1))随速度的增加减小得较快,而速度较高时(200～440 km·h~(-1))随速度的增加减小得较慢;40～440 km·h~(-1)速度范围内各个速度级下,车轮高粗糙度水平(R_a为0.7～0.8μm)时牵引黏着系数较中等粗糙度水平(R_a为0.4～0.6μm)时增加0.036左右。     

轮轨系统与磁悬浮系统电磁影响的比较分析

通过分析轮轨及磁悬浮2种模式下的牵引特点,分别从对设施的电磁干扰及对人体环境的电磁影响作了阐述.轮轨交流电气化铁道由于系统的不对称性存在电磁感应影响,同时机车运行时弓网间的离线会产生电磁辐射影响;轮轨直流轨道交通由于利用走行轨作为回流轨,漏泄入地的杂散电流对沿线金属管道和钢筋将形成腐蚀;中低速磁悬浮系统虽然供电系统与目前地铁系统基本相同,但是采用第三轨、第四轨供电方式,则不会产生杂散电流.无论是轮轨系统还是磁悬浮系统,产生的电磁场量值较小,对人类生存环境都是安全、无害的.     

中低速磁悬浮交通系统技术及工程应用

系统介绍了中低速磁悬浮交通系统构成,分析了这种轨道交通系统不同于传统轮轨系统的关键技术特征及发展现状,阐述了中低速磁悬浮交通的工程应用情况,认为中低速磁悬浮交通系统将会有广泛的应用前景。     

几种典型轨道交通运行控制系统的比较研究

为了更好的实现运行控制系统在轨道交通中的运行指挥控制及安全防护功能,从几种典型的轨道交通模式出发,对比研究其运行控制系统的结构及功能构成.首先分析轮轨列车和高速磁浮列车的基本技术特征,不同的技术特征使得其相应的运行控制系统各具特点.然后阐述了城市轨道交通、轮轨高速铁路和德、日高速磁浮列车运行控制系统的发展现状,进而分析这几种典型轨道交通运行控制系统的构成和功能特点,从控制系统的主体、系统构成方式、车-地信息传输方式、列车定位方式、闭塞方式、速度防护方式等方面对几种运行控制系统进行了比较研究.研究结果表明,虽然磁浮交通和轮轨交通的技术特征有很大差异,但运行控制系统的设计思想和技术实现方法可以相互借鉴.     

基于细观尺度粗糙轮轨接触蠕滑特性数值分析

为了进一步考虑粗糙表面对轮轨蠕滑的影响,从微凸体的微米尺度跨越到米的尺度,着力于摩擦的物理学本质,建立干摩擦工况下的轮轨蠕滑力的二维动态计算模型。通过微凸体接触与断开来模拟轮轨接触的滚滑运动,讨论不同速度、蠕滑率、轮轨表面粗糙度参数等因素对轮轨黏着系数的影响,对每个因素造成的轮轨牵引系数的变化进行数值分析。在中低速情况下,通过对线路测量数据和实验室JD对滚机数据与模型计算结果的对比,验证了模型的有效性。结果表明随着速度的增大,黏着系数随之下降;适当增加轮轨表面粗糙度能提高轮轨间的黏着系数;同时以非人为划分的方式重现接触斑内牵引系数变化的过程,从黏着区到滑动区的过渡过程。     

铁道轮轨黏着系数

铁道轮轨黏着限制对铁道列车安全运行至关重要,尤其现代高速列车速度已达350—360 km/h,并有向400 km/h甚或以上推进的趋势,所以高速轮轨黏着条件能否支持高速牵引力与制动力就是一个现实课题。时至今日,尚无法用理论方法推算轮轨黏着系数公式格式和数值范围,只能用纯经验方法处理。本文推荐常规列车中不同型式机车(牵引)计算黏着系数的实用公式,并提供3种核算利用黏着系数的方法,基于核算、分析与讨论若干类别的高速列车利用的黏着系数范围与少数既有的高速黏着系数公式之间的位置与关系,最终推荐中国湿轨黏着系数的实用公式(μ_j=0.04+13.7/120+v),作为高速列车(牵引与制动)统一的计算黏着系数公式以及常规列车的(制动)计算黏着系数公式。     

西南交通大学研制成功“高温超导磁悬浮车”

2000年12 月31日,世界上第一辆"高温超导磁悬浮车”在西南交通大学超导技术研究所实验室研制成功.这辆运用高温超导技术磁悬的"高温超导磁悬浮车”与该校前期研制成功的运用电磁铁吸引力悬浮的"常导磁悬浮车”相比,悬浮高度提高10 mm."高温超导磁悬浮车”采用国产YBaCuO高温超导体块材,工作在液氮温度(77 K),底部3 mm厚的车载薄底液氮低温容器连续工作时间大于6 h.在车载5人、悬浮总重量530 kg时,悬浮净高度23 mm.该车悬浮稳定性好,悬浮刚度较高,运行十分平稳.永磁导轨长15.5 m,直线电机推进,加速度1 m / s2,全自动控制系统.     

未来的新型交通工具--气膜悬浮车

轨道交通事业是一个不断创新发展的过程。在二十世纪六七十年代,轮轨高速、气垫悬浮列车和磁悬浮列车几乎都成了高速铁路研制的热门。自从1964年,日本新干线轮轨高速铁路投入运营后,技术日趋成熟。但由于轮轨运行受摩擦粘着力的限制,在达到时速500公里以上时,提速的空间就十分有限了。     

京沪高速铁路建设方案浅析

京沪高速铁路,这项我国1949年新中国成立以来除了三峡工程以外的第二大工程,被业内外人士广泛关注.尤其对京沪高速铁路是采用"轮轨"还是"磁悬浮"方案,有不同的看法.文中简要介绍了国内外高速铁路的发展状况及京沪高速铁路建设的重要性,对"轮轨"与"磁悬浮"方案进行了技术经济及可行性比较,认为京沪高速铁路宜采用"轮轨"方案.     

高速列车及其速度目标值的探讨

根据铁路运输高速化的发展趋势,初步分析了旅行速度、票价、运输管理、高速列车等因素和速度目标值的关系。提出高速列车是影响速度目标值的关键问题。从高速列车的牵引、能耗、制动能力和噪音方面对轮轨方式和磁悬浮方式的高速列车按不同速度目标值进行分析比较。以正在设计中的京沪高速铁路为例,在京沪高速列车运行仿真研究的基础上,按直达方式和沿线停站方式,对不同速度目标值的地面干线运输系统其旅行时间和能耗的经济问题进行简要的计算对比。提出选择我国高速铁路速度目标值的建议。     

400km/h高速列车风阻制动装置应用研究

制动系统是高速列车关键技术之一。随着列车运行时速的提高,采用组合制动方式来保证高速列车紧急制动时达到规定的制动距离成为常见的做法。近年来,传统机械制动方式日趋成熟,因此,不依赖轮轨间黏着的非黏着制动方式越来越受到相关设计人员的重视。介绍了一种基于某型速度400km/h动车组列车开发的高速列车"蝶形"风阻制动装置,该型风阻制动装置采用小型风阻板进行空气动力制动,质量较轻,结构较简单。通过在车顶合理布置,可将风阻制动力分散于整车,提升紧急制动时的运行稳定性。阐述了其基本原理、开闭机构、响应时间等性能和技术指标,并采用计算流体力学(CFD)方法对其进行了不同工况下制动力的计算评估。     

地铁列车组动车配置对其性能的影响

详细介绍了地铁列车组中动车所占比例不同对列车组牵引性能、常用电制动性能、轮轨间黏着系数和平均旅行速度的影响;67%动车编组和50%动车编组的轮轨间黏着系数利用相当,全动车编组和67%动车编组的最大起动加速度、最大常用电制动减速度、平均旅行速度相当;从平均旅行速度方面来考虑,最高运行速度在100km/h以下时,50%动车编组是一种比较经济合算的编组。     

中低速磁悬浮列车测速定位中的滤波方法研究

磁悬浮作为一种轨道交通方式,其测速定位系统的精度显得越发重要。目前国内外采用的磁悬浮测速定位的滤波方法均基于传统的测速定位方法,不适用于当前国内应用于磁悬浮上的最新测速定位技术——组合导航系统。首次提出将自适应卡尔曼滤波方法应用于磁悬浮测速定位系统中,并通过分析自适应卡尔曼滤波与经典卡尔曼滤波方法的区别,通过仿真实验进行对比,得出自适应卡尔曼滤波具有更好的滤波性与适用性,且便于在工程实践中应用。     

高速铁路三维轮轨瞬态滚动接触-冲击模型参数研究

为进一步研究车辆轨道接触特性和钢轨损伤,采用显式有限元法建立适用于三维轮轨瞬态滚动接触分析的有限元模型,将轮轨间黏着系数、牵引系数、列车速度等考虑在内,研究不同模型参数对轮轨瞬态滚动接触计算的影响.通过详细对比分析扣件系统、钢轨长度、轨道板及参数对轮轨瞬态接触解的影响,并结合车轮模态分析结果,引入不同波长的轨面几何不平...     

北京西郊线现代有轨电车撒砂装置研制

采用在钢轨上撒砂来提高轮轨黏着牵引力和制动力是铁路运输的通用手段。国内外研究表明,撒砂量过大除了会增加沿线的污染外,不仅不能有效增加轮轨黏着,反而会降低轮轨黏着,最佳的撒砂量大约在1g/min。北京西郊线现代有轨电车采用智能化分级控制变量撒砂技术,取得了良好的应用效果。     

超音速飞行列车不是天方夜谭

正8月30日,在武汉举行的一个高峰论坛上,中国航天科工相关负责人透露,其公司已开展"高速飞行列车"的研究论证,拟通过商业化、市场化模式,将超音速飞行技术与轨道交通技术相结合,利用超导磁悬浮技术和真空管道,致力于实现超音速的"近地飞行",最高速度最终可达4 000 km/h。这引起了舆论的高度关注,很多人认为这