轻重车辆混编对列车脱轨安全性的影响分析

应用列车－轨道时变系统空间振动随机分析理论，详细计算分析了不同的轻重车辆混编对脱轨系数及轮重减载率的影响，尝试用改善轻重车辆编组的方法提高列车脱轨安全性的可行性。     

车辆脱轨安全性问题研究及对策

主要研究车辆脱轨安全性，分析脱轨原因，提出防止脱轨的对策。     

准静态下轮对脱轨安全限值研究

基于准静态下的三维轮对脱轨分析模型,推导轮对脱轨临界状态下的力学平衡方程,建立同时考虑轮轴脱轨系数和轮重减载率的轮对稳态脱轨评价方法。采用Shen-Hedrick-Elkins非线性蠕滑理论充分考虑轮轨蠕滑力对轮对脱轨安全限值的影响。结果表明自旋蠕滑率对轮对脱轨安全限值与安全域影响明显,若忽略自旋蠕滑率的影响,计算得到的轮对脱轨安全限值则偏大,使脱轨安全性评价标准变宽松,对车辆脱轨的评价产生不利影响。研究摩擦系数对轮对脱轨安全限值的影响,结果表明降低轮轨间的摩擦系数对车辆脱轨安全性有利有弊,轮轨间过低的摩擦系数也可能引发车辆脱轨,在确定合理的轮轨摩擦系数时应注意权衡车轮爬轨脱轨与滑轨脱轨。     

缓和曲线上周期性线路不平顺对车辆脱轨的影响

本文应用２９个自由度的车辆动力学模型（该模型考虑了线路不平顺输入）研究车辆的动态爬轨脱轨过程，成功地模拟出了车辆脱轨的全过程。文中对缓和曲线上周期性线路不平顺对车辆脱轨的影响进行了深入研究，计算结果表明，线路水平不平顺对车辆脱轨的影响最大。     

轻重车辆混编对列车脱轨安全性的影响分析

应用列车-轨道时变系统空间振动随机分析理论[1-4],详细计算分析了不同的轻重车辆混编对脱轨系数及轮重减载率的影响,尝试用改善轻重车辆编组的方法提高列车脱轨安全性的可行性.     

基于准静态试验的车辆脱轨安全性评价方法研究

基于EN 14363—2005中的车辆脱轨安全性静态试验方法,在SIMPACK软件中设置了相关试验环境,完成了动车组拖车的脱轨安全性评估,研究了悬挂参数对脱轨安全性的影响。分析结果表明,在进行扭曲试验时,车辆的最小轮轨垂向力随着抗侧滚扭杆的等效侧滚角刚度、轴箱悬挂系统和中央悬挂系统垂向刚度的增大而减小,使车辆的脱轨安全性趋于恶化。在曲线线路上运行时,轮轨横向作用主要受制于轴箱纵向和横向定位刚度,改变转向架轴箱定位刚度会影响车辆脱轨安全性。     

轮轨润滑对脱轨安全性及车桥耦合振动的影响

采用理论分析、仿真计算和试验研究等手段，揭示了轮（缘）轨润滑对车辆脱轨安全性的影响，提出了针对强非线性系统的基于参数能量集中的安全判据。研究表明，轮（缘）轨润滑能有效提高三大件式转向架的临界速度，从而防止相应车辆在直线段的脱轨。验证性的车桥耦合振动试验也得到相当一致的结果。     

车辆脱轨、颠覆的机理及其安全性研究

分析了铁道车辆脱轨、颠覆事故的原因,着重介绍了车辆脱轨、颠覆安全性的研究动向.     

根据车轮抬升量评判车辆脱轨的方法与准则

分析比较了目前国际上常用的车辆脱轨评价标准的特点及其不足，指出我国现行国家标准GB5599-85评判车辆脱轨所存在的突出问题，在此基础上提出直接根据车轮抬升量评判脱轨的原理与方法，运用车辆-轨道耦合动力学理论，对单轮对爬轨脱轨和跳轨脱轨过程进行了计算仿真，得出脱轨系数超限时间与车轮抬升量之间的关系，提出最大允许超限时间为35ms的安全准则，并进行了实际线路工况下整车轮轨相互作用脱轨仿真验证，最后提出针对我国车辆脱轨评判的建议标准及其实施细则。     

铁道车辆脱轨评估的安全标准

阐述了铁道车辆脱轨评估的安全标准，在准静态车轮爬轨的情况下，现有的安全标准是有效的。最近运行在高速线上的新干线车辆负载波动大的车轮进行了观察，但是在特定条件下对动态脱轨 没有制定评估方法。在通过对动态脱轨现象进行计算机仿真研究的基础上，建议利用Ｙ／Ｑ的持续时间评估脱轨安全性，本文根据道岔运行试验得到的线路数据建议控制的转向架的静态轮重减载率及其极限值。     

车轮谐波磨耗对高速车辆运行安全性的影响分析

为研究车轮谐波磨耗对车辆运行安全性的影响,首先建立钢轨及路基振动的车辆-轨道-路基耦合大系统仿真模型,然后根据最常见的1阶、6阶和11阶谐波磨耗阶数以及波深0.1 mm、0.3 mm的6种典型谐波磨耗对轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力3个安全性指标的影响进行仿真分析研究,并依托相应铁路行业标准对研究结果进行对比分析。结果表明:车辆计算的最大脱轨系数处于安全限度内,不会发生脱轨;而最大轮重减载率超过评定限值0.8,存在安全风险,同时最大轮轨横向力值也接近国际安全极限值,有安全隐患。本研究有利于评估车轮谐波磨耗对高速行驶车辆的安全影响,为车辆安全运行提供理论依据。     

基于功能转化原理的车辆—轨道系统脱轨安全性研究

车辆-轨道系统具有非线性和随机性的特点,评价车辆-轨道系统的脱轨安全性时,必须同时考虑车辆和轨道二者的动力特性.根据功能转化和能量守恒定理,将车辆-轨道系统的响应过程视为轮轨力做功与能量的转化过程,对轨道不平顺波长-脱轨系数关系曲线归一化处理,建立权函数,用以表征车辆动力学特性,再用轨道不平顺的功率谱密度表征轨道的能量输入特性,给出评价车辆一轨道系统脱轨安全性的能量系数算法.分析结果表明:能量系数算法克服了脱轨系数基于准静态评价的不足,解决了传统轨道管理体系安全评价方法缺乏对轨道复合不平顺的评估问题.     

地震作用下铁路货车运行安全性研究

为研究地震作用下铁路货车运行安全性,建立车辆-轨道耦合动力学模型,将地震波简化为周期性的横向正弦波,以外部激励的形式施加于轨枕,并分析地震条件下钢轨廓形、轮轨摩擦系数对车辆动态响应和运行安全性的影响。计算结果表明:地震波频率与车体侧滚频率接近时易引起车体共振,严重影响车辆运行平稳性;相同地震条件下,车辆在60kg/m钢轨上运行的脱轨系数、轮轴横向力、轮重减载率、车轮抬升量以及轮轨相对横移均较60N轨大;同时,轮轨摩擦系数越小,车辆脱轨危险性越大。     

高速列车通过防风过渡段的运行安全性研究

在实测风载的基础上,建立车辆多体动力学仿真模型,计算车辆通过防风过渡段的运行安全性。研究结果表明:在过渡段风载作用下,车辆的运行速度、风载的作用时间对车辆的爬轨脱轨影响较大,风载大小对车辆的倾覆脱轨影响较大;在某一固定风况下,当车辆运行速度小于等于90 km/h时车辆运行安全;当车辆以大于90 km/h的速度运行且风载的作用时间较短时,车轮轮缘未与钢轨发生贴靠,车辆安全性能指标均在限值范围内;当车辆运行速度大于90 km/h且风载作用时间较长时,车轮轮缘与钢轨发生撞击,轮轨横向力和垂向力发生突变,易出现脱轨系数超限。     

高速车辆动态脱轨临界状态评判方法

针对传统准静态脱轨系数指标监测高速车辆动态脱轨安全性时的局限性,提出基于车轮抬升量和轮对横移量、以轮对运动姿态决定的脱轨临界状态判断准则;建立高速车辆多刚体动力学模型,分析高速车辆动态脱轨非线性动力学特性,研究轮对运动姿态与车辆振动响应变化规律之间的关系,表明轮对横向振动加速度与车轮抬升量规律较一致;运用高速车辆动态脱轨评判方法进行评判时,首先采用轮对横向振动加速度移动均方根值作为评判车辆脱轨的指标,然后确定该指标能有效反映车轮抬升量变化时的滤波频率范围和滤波时间窗宽,最后确定该指标的合理限值。算例验证表明:该评判方法可有效监测动态脱轨安全性;轮对横向振动加速度移动均方根统计波形与车轮抬升量的变化趋势具有很高的同步性,不仅可以间接地反映轮对运动姿态的变化及车轮抬升的高度,还可以克服轮轨垂向力为零时脱轨系数失真的缺点,在评判高频动态脱轨时的可靠性更高。     

机车车辆轨道扭曲抗脱轨能力评价

介绍了澳大利亚于2009年颁布的AS 7509.1《铁路机车车辆—动力学性能—第1部分:机车车辆》中机车车辆在扭曲测试轨上脱轨安全性测量方法,在SIMPACK软件中模拟AS 7509.1标准中的实验扭曲轨道条件,进行车辆脱轨安全性计算方法.与欧洲在2005年颁布的BS EN 14363《铁路设施—铁路车辆运行特性的验收试验—运行性能试验和稳定性试验》中计算机仿真评价机车车辆低速抗爬轨能力方法进行比较分析得出,AS 7509.1标准比BS EN 14363标准验证车辆适应轨道扭曲能力的计算方法更可靠,适用性更广.     

欧洲标准铁路货车运行安全性研究

从货车TSI标准出发,对出口欧洲铁路货车运行安全性的评估标准进行了研究,总结了EN 14363、EN 16235和EN 15839等标准对车辆在扭曲线路上的抗脱轨安全性、车辆在纵向力作用下的安全性和车辆的动态运行特性的评估方法和试验免除条件,对我国铁路货车生产企业在出口欧洲铁路货车设计、制造和认证工作提供参考.     

车辆滚动试验台

车辆滚动试验台是客货车辆运行稳定性和脱轨安全性试验的大型试验装备。本文介绍了车辆滚动试验台的基本功能、主要技术参数、结构及试验应用情况等。     

跨座式单轨车辆空气弹簧失效对行车安全性能的影响研究

建立空气弹簧橡气囊破裂失效的跨座式单轨车辆动力学模型,对失效时的车辆运行安全性能进行分析,重点考察了倾覆稳定性系数、水平轮径向力和车体侧滚角。分析结果表明:当空气弹簧失效后,车辆运行安全性变差,通过曲线时水平轮出现脱轨现象,影响车辆运行安全性;当车速达到43 km/h时,空气弹簧不同位置失效工况下车辆的防止脱轨稳定性较差,需要降速才能安全运行。     

客运专线某钢管混凝土提篮拱桥列车走行性分析

针对武广客运专线胡家湾大桥,提出单箱三室箱形系梁的钢管混凝土拱桥空间振动分析模型,建立了高速列车-桥梁系统振动方程。运用列车脱轨能量随机分析理论,计算了胡家湾大桥上列车走行安全性。提出桥梁抗脱轨安全系数的计算式,并计算了该桥的抗脱轨安全系数。在列车不会脱轨的条件下,计算了该桥上列车走行舒适性。计算结果表明:ICE列车以不超过300 km/h车速通过该桥时,列车不会脱轨;桥梁抗脱轨安全系数很大,具有很高的抗脱轨安全度;在列车正常运行时,舒适性指标达到了良好以上等级。研究成果可为该桥设计提供理论依据。