提速客车制动技术（4）

15 制动粘着系数 15.1 影响制动粘着系数的因素及各国制动粘着系数 列车的制动过程实际上就是施加的制动力和外界给车辆的粘着力达到平衡的过程,只要施加在轮对上的制动力不大于粘着力则车辆的轮对不会被抱死,就不会产生滑行.反之,轮对被抱死则会产生滑行.当车辆设计定型后,车辆的各级制动力就不会改变了,也就是说在制动过程中车辆的制动力就不能随着轮轨的制动粘着情况来改变了.而轮轨之间的粘着力则时刻随轮轨接触面的状态、轴重转移等因素而变化.     

单轴牵引力变化时的机车轴重转移分析

针对轴控式机车发生轴重转移时轮轨粘着力分布发生改变的情况,改进轴重转移算法。以某六轴和某四轴机车为例分别进行计算,通过与不考虑粘着牵引力分布影响的算法计算结果做对比,证明一般情况下2种算法算得的最大轮对减载率会有一定的差异,考虑轮轨粘着力的分布不均更利于反应轴控式机车的轴重转移实际情况。利用这种改进算法,对2种机车的最佳牵引点高度分别进行了优化选择。     

市域快速轨道交通列车分段制动力控制方法研究与应用

轮轨可用粘着随列车运行速度提高而降低,地铁列车恒制动力控制方法在市域快速轨道交通线或城际线路上会因高速段粘着的降低带来滑行的风险。南京宁高城际项目S9线列车编组为3辆B型车,最高运营速度为120 km/h,全线为高架线路且上跨13 km宽的石臼湖面,轮轨间实际可用粘着较低。通过对S9线的粘着计算和电制动能力分析,提出分段制动力控制方法,用以降低对高速段的粘着需求。该方法能够减少列车高速段发生滑行带来的制动距离超标及轮对擦伤等安全风险,同时能够充分利用电制动减少列车闸片磨耗。     

考虑制动条件的高速列车—轨道—桥梁系统动力响应分析

以CRH2型动车组制动通过铺设无缝线路的10跨简支梁桥为例,运用刚体动力学建立车辆模型,以空间梁单元模拟轨道和桥梁结构,非线性弹簧模拟线路纵向阻力,根据高速列车制动的特点确定列车制动力、轮轨密贴假定求解轮轨力,通过系统间全过程迭代求解系统方程,进行高速列车制动时车辆—轨道—桥梁系统动力响应分析。结果表明,在列车停车瞬间由于制动力的突然消失,车辆、轨道和桥梁结构的纵向均会出现最大振动;桥梁中间墩墩底截面的最大弯矩约为1 800kN.m,小于按我国桥涵设计规范中列车制动附加力静力计算方法得到的最大弯矩4 000kN.m,说明按规范中的静力计算方法计算的高速列车制动力有一定的冗余度。     

高速铁路振动荷载的模拟研究

高速铁路路基动力响应的分布和变化规律已成为研究和解决路基问题的重要方面,通过确定动荷载来研究路基的动力特性是其中的一种方法。列车荷载是一个很复杂的问题,同时涉及列车轴重、悬挂体系、行车速度、轨道组成、线路平顺等等因素。本文将在充分考虑振动荷载产生机理(车辆因素、轨下基础因素等)的基础上,对已有的列车荷载表达式进行修正和完善。修正后的表达式,既考虑了相邻轮对间轮轨力的相互叠加和轨枕的分散作用,又考虑了由于轨道不平顺所产生的振动激励及其他要素,以期为高速列车动荷载的确定和路基动力响应分析提供借鉴和参考。     

基于移动单元法的高速铁路轨道不平顺特性研究

轨道不平顺不仅是引起列车和轨道振动的主要激扰，也是影响列车安全平稳运行的重要因素。为分析中国高速铁路轨道不平顺谱的特性及其对列车运行的影响，采用移动单元法建立考虑离散支撑的无砟轨道-车辆耦合模型，将逆傅里叶变换得到的中国轨道不平顺谱时域样本作为轮轨激励输入，通过编程数值计算分别研究列车速度、不平顺幅值和波长对轨道-列车系统动力响应的影响。研究表明：基于移动单元法建立的无砟轨道-车辆耦合模型的计算结果与有限元模拟结果吻合良好，移动单元模型准确可靠；轨道高低不平顺的幅值和波长特性均对系统的竖向动力响应有着显著影响，随着幅值增大和较短波长成分增加，轨道位移和轮轨接触力明显增大，其中2 m左右的不平顺波会对轮轨动力特性产生显著影响；此外，较高的车速会加剧系统的竖向动力响应。     

为什么高速客车要安装防滑器、防滑器有哪几种类型

列车制动时，闸瓦或者制动盘产生的制动力，是使通过轮轨问作用力使列车减速的。然而，如果制动力过大或轮轨粘着系数降低，车轮就会抱死滑行。滑行不仅会造成列车制动阻力减少，制动距离增加，还会擦伤车轮，影响列车安全平稳运行。列车提速后，特别是旅客列车速度提高后，为了尽量缩短制动距离，必须要充分地利用粘着力，车轮纵向滑行的几率也相应增加。为了防止车轮滑行，需要在提速客车上安装防滑器。     

无人驾驶地铁列车防空转防滑行的研究

针对无人驾驶地铁列车防空转防滑行问题，充分利用无人驾驶条件下的控车信息与控车方案，从列车底层控制、单列车最佳干预和多列车协同调度3个层面讨论了无人驾驶地铁列车防空转防滑行的关键技术和解决方案。列车底层控制在基于轮轨黏着特性和辨识方法基础上，分析了几种典型防空转防滑行的控制策略，单列车最佳干预提出了基于当前轮轨黏着状态下实现动力再分配的策略，多列车协同调度则利用线路信息和控车策略对全线路列车进行运营策略再调整。通过方案讨论，在基于列车底层控制的基础上，可使单列车获得最佳黏着利用，全线路列车获得最佳运营效能，并为无人驾驶列车的防空转防滑行设计提供参考。     

重载列车轮轨动力作用分析

本文运用有限元法，建立了重载列车轮轨动力作用分析模型，该模型考虑了钢轨初始不平顺引起的轨道结构竖向振动及由牵引力和制动力引力的轨道结构纵向振动。在模拟列车制动力作用时，文章考虑了列车初始制度速度，制动距离及闸瓦制动波速对轨道结构的影响，运用这一模型，作者对京沪线５０００ｔ重载列车对轨道结构的影响，特别是牵引力和制动力对纵向力的影响进行了模拟，取得了满意的结果。     

线路随机不平顺对车辆—轨道耦合系统动力响应分析

利用有限元法，建立了车辆－轨道耦合系统动力计算模型。在这个模型中，系统被分解为上部结构和下部结构两部上。上部结构为附有二系弹簧系统的整车模型，考虑车体和转向架的沉浮振动和点头振动。下部结构为轨道，钢轨被离散为双层弹性基础上有限长度的梁。对两系统分别用迭代法单独求解。轮轨间的耦合通过轮轨间的相互作用力来实现。同时，将轨道高低不平顺视为平衡各态历经随机过程。运用该模型，对不同线路等级和不同列车速度条件下车辆－轨道系统的垂南随机振动了计算，在时域和频域内对系统响应进行了分析。     

40t轴重货车轮轨动力特性分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据40 t轴重货车结构特点,建立了重载货车车辆-轨道耦合模型,并对不同线路谱和速度下40 t轴重货车的轮轨动力特性进行了仿真分析。     

不同轨道状态对轮轨附加动荷载影响

根据随机振动基本理论，建立了轮轨相互作用模型，分析列车速度提高后，轨道不平顺谱、轨道刚度等参数对轮轨附加动荷载的影响，本文主要对不同轨道状态下的轮轨附加动荷载进行了研究，研究结果认为，采用合理的轨道结构，减小轨道的不平顺，可以明显降低轮轨附加动荷载，是减少由于列车速度提高后轮轨动力作用的有效措施。     

轨道过渡段动力特性的有限元分析

运用有限元方法和Lagrange方程,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出车辆单元和轨道单元,推导2种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵,并用Matlab编制了计算程序.利用文中提出的车辆单元和轨道单元,考虑列车速度、路基刚度以及过渡段轨道不平顺和路基刚度综合影响因素对轨道过渡段动力特性进行分析.分析表明:过渡段路基刚度突变对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随着列车速度的提高而增大;过渡段轨道不平顺和路基刚度变化2种因素同时存在对钢轨垂向加速度和轮轨作用力的影响非常明显,其峰值远大于1种影响因素引起的动力响应;列车速度、路基刚度以及过渡段轨道不平顺和路基刚度综合影响因素对车体垂向加速度的影响甚微,其原因是车体附有的一、二系弹簧阻尼系统起到了很好的减振作用.     

桥上轨道折角引起的车桥系统振动分析

以轨道折角不平顺作为激振源，进行了车辆过桥的桥梁动力响应计算分析和轨道折角对车辆走行性影响的试验研究。结果表明，在考虑轨道折角不平顺时，桥梁结构的动位移对桥梁跨度的增加、车辆加速度及折角的变化均较为敏感；车辆运行速度的增加，使桥梁动位移和车辆加速度均有所增大，而轮轨力无明显变化；在相同轨道折角的情况下，空车比重车易产生较大的振动加速度。     

轨底坡对曲线钢轨侧磨影响的研究

本文基于轮轨关系的深入研究和实践，详尽分析了实际曲线轨道上存在的不利轮轨几何关系，并针对轨底坡进行了深入调查，用非线性瞬态曲线通过方法计算了一四轴车辆对轨底变化的动力响应，提出了减少曲线侧磨的一种实用方法，并与试验结果作了对比。     

适用于制动工况下的轮轨低黏着改进模型

针对轨道车辆制动工况下的低黏着特性,分析防滑控制作用下制动力调节引起轮轨间黏着变化和改善的原因;基于滑动功率和滑动能对Polach黏着模型进行改进,并考虑各轴随位置不同的黏着修正,给出适用于制动工况下的轮轨低黏着模型;基于Matlab/Simulink和AMESim的联合仿真,进行紧急制动工况下的制动防滑控制仿真分析,...     

基于纵向冲动的混编货物列车编组方案研究

考虑缓冲器内部斜楔结构的动、静摩擦状态转换以及车体底架结构的缓冲效应,对货车用缓冲器阻抗特性的计算方法进行改进,并在此基础上利用MATLAB软件建立21,23和27t轴重混编货物列车的纵向动力学模型,计算和分析不同空车比例及位置、不同轴重及载重、不同车型的混编模式对列车各车辆间纵向冲动的影响;研究有利于减小列车纵向冲动、降低空车脱轨概率的混编列车编组方案。结果表明:在空、重车混编时,应控制编入空车的数量,且尽量将空车集中置于列车的尾部,且要避开全重列车最大压钩力附近的车位;在有不同轴重及载重的车辆混编时,应将较重的车辆置于列车前部,较轻的车辆置于列车后部,并尽可能地按车辆重量递减依次编入;在用不同车型的车辆混编时,应避免将车体刚度较小的平车和罐车置于列车中部。     

重载货车轴重与速度匹配关系研究

基于重载货车轨道耦合动力学模型,采用机车车辆与线路最佳匹配设计方法,进行货车轴重与速度的匹配研究.结果表明:25,27,30和40t轴重重载货车容许通过轨道低接头的速度应分别小于110,100,90和60km·h-1;40t轴重重载货车以60km·h-1速度在直线线路上运行时,其轮轨垂向力为249.6kN,非常接近英国铁路250kN轮轨垂向力的限值;在我国现有以60kg·m-1轨为主的干线铁路上开行30和40t轴重重载货车,对轨道结构的破坏比现有低轴重货车严重得多,但开行27t轴重重载货车是可行的;40t轴重重载货车在600m半径的曲线轨道上以40～120km·h-1速度运行时,轮轨垂向力最大值超过了英国铁路的250kN轮轨垂向力限值,轮轨横向力最大值非常接近我国《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》所规定的77.80kN容许限值,另外轮轨磨耗功非常大,因此40t轴重重载货车还不能直接应用于我国现有60kg·m-1钢轨的轨道.     

地铁列车高速行驶时梯形轨枕轨道动力性能分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立地铁车辆-梯形轨枕轨道动力学模型,计算分析了地铁列车以140,160,220 km/h通过直线和曲线地段梯形轨枕轨道时的轮轨动力作用及安全性指标、车辆动力性能及平稳性指标、轨道结构动力特性,并研究了不同速度条件下列车通过小半径曲线地段时欠超高对车辆和梯形轨枕轨道结构动力性能的影响.结果...     

机车车辆轮轨黏着-蠕滑问题研究

机车车辆轮轨黏着问题与机车运行存在密切关系。在其他条件不变情况下,牵引轴重必将加大滑动区面积,但随着蠕滑率的不断加大,黏着系数随着轴重增加而减少。黏着控制实质是蠕滑率控制,目的是有效识别和抑制机车空转和滑行,使机车牵引力或制动力在接近轮周牵引力峰值点工作,充分发挥轮轨可用黏着潜力,提高黏着利用率,并根据国内机车黏着利用方面存在的不足提出改进建议。