高寒地区高速列车制动性能仿真研究

运用Simpack建立了高速列车动力学模型,分析了高寒地区列车制动过程中的受力情况,设计了400 km/h高速列车紧急制动与最大常用制动减速度曲线,并进行了黏着校核。结果显示所设计的减速度曲线能满足400 km/h高速列车的制动需求。运用MATLAB/Simulink建立制动系统模型,通过仿真计算得到高寒地区干燥和冰雪条件下紧急制动距离和最大常用制动距离。     

紧急制动工况下电磁式磁轨制动器极靴磨损计算方法

为了预测极靴服务寿命,确保制动可靠,通过磨损过程、制动过程、制动器/钢轨温度场的建模与仿真,计算了高速列车紧急制动过程中电磁式磁轨制动器极靴磨损量;建立了考虑速度与温度的Archard磨损模型和CRH2列车紧急制动过程的动力学模型,计算了电磁式磁轨制动器样机全程参与制动时的空气制动力、电磁制动力、制动减速度、紧急制动能量分配系数、瞬时速度和制动距离等时变参数;分析了紧急制动时电磁式磁轨制动器-钢轨-大气间的热量传递,基于Fluent软件建立了制动器/钢轨的三维温度场模型,根据制动过程时变参数获取温度场热流密度和散热加载条件;针对CRH2列车行驶速度为250km·h-1的紧急制动工况,计算了制动器极靴的磨损量。计算结果表明:在制动过程中,钢轨顶部温度随着与制动器的接触状态变化呈波动变化,在距离有效制动起点1 620m处,钢轨与8号电磁式磁轨制动器接触结束时,温度达到最大值570.76℃;CRH2列车同侧8个制动器极靴底部在制动时间为24.5s时温度达到最大值,从前到后依次为1 022.6℃、1 037.7℃、1 045.3℃、1 052.8℃、1 085.7℃、1 100.9℃、1 109.2℃、1 124.4℃,极靴磨损量从前到后依次为207.4、208.7、210.0、210.7、212.1、213.4、214.4、215.5g。可见,制动器工作会使钢轨产生热量积累,导致列车运行方向后面的电磁式磁轨制动器极靴温度较高,磨损量较大。     

地铁列车紧急制动故障特征再现仿真

介绍了地铁列车紧急制动环路工作原理与紧急制动气动系统特点,提出了以综合制动指令和中继阀容积室压力为参数的紧急电磁阀故障特征判定法则,分析了有紧急制动指令时紧急制动不施加、无紧急制动指令时紧急制动异常触发与无紧急制动指令时的中继阀容积室压力异常3类紧急电磁阀故障特征,研究了紧急电磁阀的故障诊断流程,运用AMESim软件建立了制动系统仿真模型,基于故障再现的模型驱动仿真法模拟了3类紧急电磁阀故障,并在气路控制试验台上进行了第1类故障对比试验。试验结果表明:在正常情况下触发紧急制动信号时,中继阀容积室压力延时1.1s后达到目标压力;人为断开紧急电磁阀信号线并触发紧急制动信号时,中继阀容积室压力为0,并维持不变,2.6s后系统报警紧急电磁阀故障。可见,运用AMESim建立的制动系统模型能有效再现紧急制动的故障特征,以制动指令与中继阀容积室压力为参数的紧急制动故障识别分析方法可用于紧急制动在途故障监测与服役性能跟踪。     

CTCS-3系统中ATP子系统的仿真研究

主要利用matlab强大的运算能力,根据列车制动特性,线路条件,行车许可终点,限速等信息编程仿真计算ATP自动防护曲线,列车制动距离,得出对行车许可更新时间的要求,并以友好的人机界面方式显示仿真结果,从而有助于ATP子系统的研发,提高铁路运输安全和运营效率。     

动车组轴盘温度场及应力场数值模拟分析

以CRH2型动车组轴盘制动系统为雏形,基于摩擦功率法研究了轴盘热载荷计算方法及边界条件的确定。依据能量守恒法简化计算施加于制动盘体表面的热流密度,确定出列车紧急制动情况下平均强迫对流换热系数和平均自然对流换热系数的函数曲线关系。于ANSYS软件中模拟出CRH2型高速动车组紧急制动情况下轴盘制动盘的温度场分布和应力场大小。结果表明在制动过程中列车制动盘在开始制动瞬间表面温度迅速上升,当达到某一峰值后缓慢下降,直到制动停车。制动开始后盘体热应力急剧上升,然后随着速度逐渐降低得到缓解释放。     

重载列车牵引,调速及紧急制动的纵向力—大秦线万吨列车试验研究

１９９０年５月在大秦线西段，进行了我国万吨级重载列车静置制动和线路运行试验。本文着重分析万吨列车在起动、长大下坡调速制动运行以及紧急制动工况下列车的纵向力及其规律，并与计算机模拟结果对比。同时也讨论了制动波速、长大下坡时列车充气能力及紧急制动距离等问题。这些研究结果为今后在我国开行万吨列车减小纵向冲动、防止断钩、保证安全运行提供了重要的科学依据。     

高速列车紧急制动距离的探讨

通过对国内外高速列车紧急制动距离及紧急制动减速度的对比、计算、分析,提出我国高速列车制动初速为300 km/h时的紧急制动距离建议.     

两万吨组合列车制动特性

为了减小重载列车纵向冲动,提高列车制动特性的同步性,利用基于空气流动理论的空气制动仿真系统,计算了列车制动系统的制动管路和各缸室的瞬态气体状态,获得制动系统动态特性,预测了两万吨组合列车的紧急制动与常用制动特性,分析了制动波的传递特性。计算结果表明:两组合列车可以缩小最大制动时间差50%,如果在两组合列车尾部配置机车,最大制动时间差可以缩小75%,四组合列车最大制动时间差可以缩小75%;紧急制动波速等速前后传递,常用制动时向前传递的制动波波速要比向后传递的制动波波速小。可见,组合列车是一种改善列车制动同步性的理想方式。     

制动充气时间对快捷列车纵向冲动影响研究

利用空气制动和纵向动力学联合仿真程序,采用了KZ1空气制动系统和胶泥缓冲装置,建立了P160D快捷货车组成的快捷列车模型,计算紧急制动下不同制动缸充气时间对不同装载状态快捷列车纵向冲动的影响.结果表明,紧急制动距离随着制动缸充气时间延长而增大;满载、空载快捷列车和空重混编快捷列车中最大车钩力、最大加速度随着制动缸充气时间延长而减小;不同制动缸充气时间下,满载、空载快捷列车和空重混编快捷列车的纵向车钩力小,车辆瞬时加速度大,快捷货运列车运行中需对加速度进行控制.     

基于轴对称模型的货车车轮结构疲劳强度分析

为了分析铁路货车车轮的疲劳强度,建立了车轮轴对称模型,根据国际铁路联盟标准UIC510-5/2003规定的计算载荷和载荷工况,计算了车轮的疲劳强度,用Goodman曲线对疲劳强度进行了评定。计算结果表明:在紧急制动的热载荷作用下,车轮辐板区域在制动70s时产生最大von_Mises应力;在紧急制动的热载荷与机械载荷联合作用下,车轮辐板区域在制动43s时产生最大von_Mises应力;在曲线紧急制动载荷工况的计算载荷作用下,车轮辐板区域的von_Mises应力最大;车轮辐板疲劳强度满足要求。     

Calculation of Temperature Fields of Electric Locomotive Wheels during Emergency Braking on Tangent Track at a Speed of 200 km/h

According to the heat transfer theory, an unsteady-state heat transfer model of electric locomotive wheels during emergency braking on tangent track at a speed of 200 km/h has been established in this paper. The explicit finite difference method is used in the numerical calculation of temperature fields of wheels. From the calculation results, the determination of braking distance and the material choice of brake shoes are discussed.     

基于自动恒速的客运专线列车牵引计算模型与算法研究

客运专线列车的控制模式与普通铁路的相比较存在较大差异,这使得普通铁路列车牵引计算模型不适于客运专线。论文在对客运专线、普通铁路及地铁差异分析的基础上,构造了自动恒速的列车牵引计算的模型与算法。将列车运行过程分为起动和牵引加速过程、恒速牵引过程、调速制动过程及进站制动过程四部分,对各部分分别建立了计算流程。最后对照非恒速牵引计算模型,测试了所造模型和算法的有效性。     

基于警示停车线的黄灯时长优化模型

为减少闯黄灯现象和保障交叉口停车制动安全,在停车线前设置警示停车线。运用动力学原理,建立警示停车线距离模型。车辆到达警示停车线时,若为黄灯,则应减速制动并于停车线内停车;若为绿灯,则应匀速通过交叉口。基于警示停车线及上述驾驶原则,充分利用交叉口相邻相位交通流到达冲突点的时间差,建立黄灯时长优化模型。依据上述模型设置警示停车线和优化黄灯时长,可有效减少恶意闯黄灯现象,有利于保障交通安全,提高交通效率。     

制动特性对列车纵向冲动的影响

针对大秦线重载列车实际运用中出现的纵向冲动过大的问题,使用基于气体流动理论的空气制动特性仿真和基于刚体动力学的列车纵向动力学联合仿真方法,研究制动波传播的均匀性、制动波速、制动缸升压特性等制动系统特性对纵向冲动的影响.结果表明在制动波速不变条件下,制动波匀速传播与非匀速传播时列车纵向冲动水平基本一致;制动波速对列车车钩力影响显著,波速越高,车钩力越小;在列车制动能力不变的条件下,随着列车首尾车制动缸压强曲线开口度的收敛,纵向冲动明显降低,最大车钩力发生位置向列车后部移动.     

新型供电方式有轨电车运行能耗优化方法

针对无接触网新型供电方式有轨电车运行能耗的问题，研究了一种在储能容量有限的情况下降低运行能耗并提高再生制动能量回收的方法. 该方法在保证列车站间运行距离不变、站间运行时间在可行范围内、且满足超级电容吸收制动功率能力的前提下，通过重新分配牵引、惰行、制动3种工况执行的距离以及列车在牵引与制动工况的出力大小，计算出一条既实现节能又提高制动能量回收的列车目标运行曲线；最后使用该方法对某有轨电车实际运行线路进行优化. 仿真结果表明:在冗余时间内，该方法平均减少4%的运行能耗；同时超级电容在有轨电车制动过程中平均增加4%的制动回馈能量回馈，且能够安全运行.      

Energy-Efficient Driving Strategy for Freight Trains Based on Power Consumption Analysis

Energy consumption, involving large economic costs and air pollution, is an important issue of locomotive operation. Based on train movement transfer formulation between energy and work, this paper explores the main forms of energy consumption, which include work of resistance and kinetic energy loss caused by braking. From the view of theoretical analysis and simulations, the paper discusses the energy consumption with different coasting distance before braking and lower speed restriction, and train speed uniformity. The former makes a great impact on the kinetic energy loss and the latter determines the work of resistance. The results of case study indicate that it is possible to save 6.8% energy under the rigorous restriction of schedule time by keeping train speed uniform. If only unnecessary braking can be avoided and coasting distance before stop increased properly, an energy saving of 9% can be achieved while running time is only slightly affected.     

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由于机车牵引能耗的巨额经济成本和气体排放引起的污染问题,列车节能运行控制与研究日益重要。本文根据机车牵引力做功与能量转换方程分析了列车运行能耗的主要作用形态,即克服列车运行阻力和调速制动导致的动能损失。基于对运行阻力功和制动动能损失的考虑,从理论分析及仿真计算的角度,探讨了调速制动前的惰行距离和途中运行速度均衡性对列车运行能耗的影响。案例分析表明：在运行时分相近的要求下,通过避免不必要的制动调速和增加停站制动前的惰行距离,可降低运行能耗9%;通过设置合理的目标速度上下限保持列车运行速度均衡性,可降低运行能耗6.8%。     

SS4改型电力机车制动机过量供给故障分析及处理

因列车制动管过量供给,致使列车发生自然制动、车辆闸瓦过热冒烟被拦停;制动管压力过高造成制动软管爆破而使列车紧急停车的事故时有发生。介绍了SS4改型机车发生过量供给的原因和危害,提出了发生过量供给后列车维持运行的解决方案:转空气位操纵、手动控制压缩机工作、频繁施行常用制动;利用列车高速运行或停车机会消除过量供给。对提高机车司机的业务水平,确保铁路运输安全畅通具有十分重要的意义。     

关于汽车制动缓速器实现能量回收方式的探讨

汽车制动缓速器因其有效降低制动系负荷而得到较广泛的应用,但在缓速的过程中制动能量却大量浪费了.文中通过对汽车可回收的制动能量的推算,对超级电容器作为制动能量回收储能装置的分析,提出利用超级电容器构成的制动能量回收装置的设想,实现制动能量的有效回收,达到节约能源、减少排放的效果.