独立轮对柔性耦合径向转向架的导向特点

通过理论分析推导出独立轮对柔性耦合径向转向架最佳耦合刚度的表达公式,该公式表明:独立轮对柔性耦合径向转向架导向能力的好坏关键在于耦合刚度的选取,而耦合刚度的选取只与列车系统的二系悬挂纵向刚度、二系悬挂横向跨距、车辆定距、转向架轴距等内在结构参数有关,与列车运行速度和轨道曲线半径等外界环境参数无关。进一步的仿真分析表明:无论曲线半径、运行速度、未平衡离心加速度和轮对横移量等外界条件怎么变化,独立轮对柔性耦合径向转向架都会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这不仅验证了理论推导公式的正确性,也佐证了独立轮对柔性耦合转向架面对复杂多变的外部环境确实具有很强的自适应径向调节能力。     

轮对柔性对车辆动态曲线通过性能的影响研究

为了研究车辆系统中轮对的弹性效应对车辆动态曲线通过性能的影响,运用多体系统刚柔耦合动力学理论,通过有限元软件ANSYS将轮对柔性化处理后导入多体动力学软件UM中,建立考虑轮对为柔性的某型高速车辆刚柔耦合动力学模型,研究轮对柔性对高速车辆动态曲线通过的各项安全性能指标及平稳性的影响,对比分析不同工况下轮对刚性与柔性对高速车辆动态曲线通过时的动力学响应。结果表明:刚柔耦合动力学模型的脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和垂向平稳性指数较多刚体动力学模型均有不同程度的降低,而轮轨接触角、轮对侧滚角位移和横向平稳性指数较多刚体动力学模型有所升高。考虑轮对的弹性效应对车辆动态曲线通过性能有一定的影响,柔性轮对较刚性轮对更能真实地反映车辆系统的动力学性能。     

独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度对动力学性能的影响

提出一种独立轮对柔性耦合转向架的方案。通过理论分析得知,一旦耦合刚度合理匹配,该转向架就会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这说明独立轮对柔性耦合转向架有望彻底解决独立轮对的导向难题。然后通过数值仿真全面分析了耦合刚度对独立轮对柔性耦合转向架动力学性能的影响,找出了其影响规律,获得独立轮对柔性耦合转向架耦合刚度的最佳匹配关系,为今后独立轮对柔性耦合转向架的方案设计提供了重要的理论依据。同时本文还提出了独立轮对柔性耦合转向架能产生类蛇行运动的新观念。     

一系水平悬挂刚度对高速客车动力学性能的影响研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用多体动力学软件建立了某型高速车辆动力学模型,研究了高速车辆系统在刚性轨道上运行时,一系水平悬挂刚度参数对车辆横向运行稳定性、曲线通过性能及平稳性的影响。结果表明:一系悬挂横向及纵向刚度参数较大时,车辆系统的非线性临界速度、脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力均呈现出较大的值且垂向平稳性下降,而当横向刚度参数较小时,车辆系统的横向平稳性下降。一系横向及纵向刚度参数取值要在合理范围内并尽可能得到最优值,既要满足车辆系统良好的稳定性及曲线通过性能,又要保证车辆系统具有良好的平稳性。     

跨坐式单轨车辆的耦合转向架

提出了一种新型的跨坐式单轨车辆转向架方案,将相邻车辆的两个单轴走行部通过摇头回转弹簧联系在一起构成耦合转向架。理论分析表明,通过设置合适的耦合回转刚度,耦合转向架在圆曲线上能够处于径向位置,从而消除走行轮的侧偏力和回正力矩,同时减小导向轮的径向力。使用多体动力学软件UM仿真分析了跨坐式单轨车辆耦合转向架的曲线通过性能,仿真结果与理论分析一致。     

速度200km/h车辆一系悬挂参数优化及性能分析

一系悬挂刚度对车辆非线性稳定性、曲线通过动力学性能影响较大,优化一系悬挂刚度可以提高车辆的运行稳定性。通过根轨迹法对某转向架的一系纵向、横向刚度进行了优化,并以最优一系刚度方案对车辆的非线性临界速度、运行平稳性以及曲线通过性能进行了动力学评价。车辆采用优化后的一系刚度参数后,具有良好的舒适度,运行高速度与曲线通过性能也满足实际运行要求。     

后轮对独立回转新型转向架曲线通过性能的研究

后轮对独立回转新型无摇枕转向架的曲线导向性能主要取决于其前轴的一系纵向定位刚度,而后轴的一系纵向定位刚度对导向性影响较小。因此,为了同时保证其曲线导向性和直线稳定性,对转向架一系纵向刚度可采取前后轴非对称布置。建立具有14个自由度的非线性车辆模型和车辆通过曲线轨道时的运动方程,采用MATLAB语言编写计算程序,对4种非对称布置方案的转向架曲线导向性能进行仿真对比分析。仿真分析结果表明,当刚度以车辆中心对称布置时,若外侧轮对纵向刚度小,内侧轮对纵向刚度大,则前转向架性能基本保持不变,而后转向架曲线通过性能变差,但其摇头角比前后刚度较大的方案要好;当第一、第三轮对的纵向刚度较小和第二、第四轮对的刚度较大时,转向架曲线通过性能好,且又改善了其在直线上的横向稳定性,是较适合高速运行的转向架布置方案。     

转臂式轴箱转向架一系悬挂等效定位刚度的分析

转向架一系悬挂横向刚度对车辆动力学性能及轮轨磨耗有重要影响。文章将轮对和两侧转臂轴箱作为一个整体进行研究,计算了转臂式轴箱转向架的一系横向定位等效刚度。得到了轮对在横向力作用下的轮对横摆、侧滚和摇头运动关系,它随轴箱定位刚度和结构尺寸参数的变化而变化。建立了2个转向架动力学仿真模型,其一系悬挂分别为转臂式轴箱结构定位和进行等效刚度计算后的简化定位结构。比较了两者的直线稳定性和曲线通过性,验证了轮对滚摆运动关系和横向等效刚度计算的可信,说明运用等效刚度建模仿真可行。     

悬挂式单轨车辆导向力矩优化研究

从车辆设计及系统动力学参数优化的角度出发探索优化悬挂式单轨车辆导向性能的方法。首先对悬挂式单轨车辆结构进行分析,在此基础之上建立悬挂式单轨车辆拓扑构型关系和基于多体动力学的动力学仿真模型;然后对悬挂式单轨车辆系统动力学参数进行灵敏度分析,筛选出对悬挂式单轨车辆导向力矩影响显著的参数;最后以影响显著的系统动力学参数作为优化设计变量,以车辆曲线通过性能和平稳性作为优化约束条件,采用NSGA-Ⅱ遗传算法作为优化算法,运用多体动力学软件(ADAMS)与多目标优化软件(modeFRONTIER)联合对悬挂式单轨车辆导向力矩进行优化分析,并对优化结果的有效性和可行性进行验证。优化结果表明:在满足给定约束条件下,当空气弹簧垂向刚度、空气弹簧横向刚度、走行轮垂向刚度、走行轮侧偏刚度、导向轮径向刚度达到最优解时,悬挂式单轨车辆的导向力矩降低了26.57%～38.57%,悬挂式单轨车辆的导向性能得到了有效提高。     

永磁同步电机直接驱动柔性转向架的动力学性能研究

介绍了一种永磁同步电机直接驱动柔性转向架的技术方案,通过调整柔性构架横梁结构参数,可以得到较低y向扭转角刚度.通过动力学仿真分析可知,该型转向架车辆具有较高的临界速度,平稳性较传统B型地铁稍大,但仍达到优级,轮对冲角、车轮磨耗功和轮重减载率等指标优于传统B型地铁车辆,同时,由于轴距减少使得轮轴横向力和脱轨系数有一定的增大,但仍在允许范围内.     

机车牵引状态下曲线通过导向特性研究

考虑车轮与钢轨的运动特性及轮周牵引力,推导出机车在牵引状态下通过曲线时的轮轨蠕滑率计算公式,并对曲线通过时的轮轨横向动态相互作用特性进行仿真计算与分析;同时研究牵引力大小对转向架导向性能的影响,对比分析了机车牵引与惰行状态下的导向性能。理论仿真分析结果表明:牵引力可以改变轮轨纵向蠕滑力的大小和方向,与惰行工况相比,牵引状态下的轮对导向力矩有所减小,轮对的自导向能力减弱,不利于曲线通过;提高牵引力,总轮轨蠕滑率将很快达到饱和状态,牵引力越大,轮轨纵向蠕滑力越大,两侧纵向蠕滑力差值越小,机车轮对自导向能力越差,轮对冲角增大,而轮轨横向蠕滑力越小;当牵引力增加到一定程度时,总轮轨蠕滑率超过极限状态,曲线通过时两侧轮径差太小而出现打滑和空转的现象。     

单轮对纵向动力学数值分析

轮对的纵向振动会影响机车车辆动力学性能,而且是轮轨非正常磨耗的一个重要因素。但是机车车辆动力学研究中,对轮对的纵向动力学特点的研究往往被忽略。文章建立了一个包括x方向的运动、轮对的摇头、点头扰动和轮对的横移的4自由度单轮对计算模型,并对该模型进行数值仿真,研究其纵向振动现象。最后讨论了系统参数对纵向动力学行为的影响,认为一系纵向刚度、轴重和黏着系数对纵向振动影响很大。     

半主动悬挂机车平稳性和曲线通过动力学性能仿真研究

利用天棚控制原理和SIMPACK动力学软件分别建立二系横向和垂向半主动悬挂机车模型,分析比较了横向、垂向半主动悬挂和被动悬挂的平稳性,以及300 m曲线半径通过时的动力学性能,得出采用半主动悬挂方式可有效地提高机车的平稳性．但同时会使轮对动力学性能恶化。因此有必要对构架结构参数和悬挂系统参数作进一步优化和研究。     

轨距对机车车辆稳定性影响的研究

基于惯性力与轮对蛇行频率及波长间的关系,研究轨距对机车车辆稳定性的影响,并通过对各种轨距下单轮对走行部和转向架式走行部的特征值计算,验证分析结果。结果表明:对于单轮对走行部,轨距越宽,车辆稳定性临界速度越高;对于转向架式走行部,轨距越宽,机车车辆稳定性临界速度越低;采用弹性定位后,可以提高单轮对走行部的稳定性临界速度;转向架采用弹性定位之后,优化的悬挂设计可以使机车车辆达到很高的稳定性临界速度;对于转向架式走行部,速度对稳定性的影响程度与轴距的影响程度相当,在其他条件不变的情况下,轴距增大20%,相当于其稳定性临界速度可提高20%;车轮踏面等效锥度和名义滚动圆半径对单轮对或转向架式走行部稳定性临界速度的影响与轨距的影响程度相同,锥度加大或轮径减小,均会降低机车车辆的稳定性。     

9600kW大功率交流传动六轴货运电力机车曲线通过性能分析

利用SIMPACK动力学仿真软件对9 600 kW大功率交流传动六轴货运电力机车的曲线通过性能进行全而的动力学计算分析,通过改变一系悬挂刚度、二系悬挂刚度、二系抗蛇行减振器阻尼和二系横向减振器阻尼,分析各结构参数对机车的准静态、动态曲线通过性能的影响,并最终得出各结构参数的最佳取值范围.     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

大连低地板有轨电车的动力学性能

介绍国内第1列低地板有轨电车的结构，比较了独立车轮与传统轮对的异同，对独立车轮转向架试运行情况进行了分析，通过试验证明其走行部具有较好的稳定性、平稳性和曲线通过等动力学性能，最后结合走行部的关键结构分析了该车的动力学特点及仿真结果。     

Test Analysis of the Vibration Response of Trough Girder Bridge in the Small Radius CurveEI北大核心

Research purposes: The bridge in circinate line of Hefei Railway Hub was built in the curve with radius of 300 m. In order to reduce structural height of the bridge across the Huainan railway, the single-line simple trough girder bridge with 32 m span was applied. The lateral vibration of the vehicle and bridge is intensified under the action of centrifugal force, and the torsion effect is obvious when the train running on the bridge in the small radius curve. On the other hand, the torsional rigidity of the trough girder with open section is lower than that of the closed box girder. Moreover, the wheel lateral force and the derailment coefficient is increased, and the reduction rate of wheel load is also increased owing to centrifugal force caused by unbalanced superelevation. In order to ensure the safe and smooth operation of the train and reveal the dynamic performance of the trough girder bridge in the small radius curve, the vibration response of the single-line trough girder bridge is tested and analyzed. Research conclusions:(1) The measured vertical and horizontal fundamental frequencies of the trough girder bridge are obviously larger than the vertical self-vibration frequency limit given by the relevant specification and the normal value of the measured transverse minimum natural vibration frequency. The lateral stiffness of the bridge is mainly controlled by its foundation stiffness. (2) The stiffness of the bridge can meet the requirements of C62 freight train safe running on the trough girder bridge in the curve with radius of 300 m at a speed of not more than 40 km/h. (3) The transverse vibration response of the bridge consists of the transverse static response of the structure caused by the centrifugal force and the lateral dynamic response caused by the coupling vibration of the vehicle-bridge system. (4) The research results can be referenced in the design of the railway bridge in the curve and coupled vibration analysis of trains and bridge in the small radius curve. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.