2种铁路缓和曲线线型力学性能对比分析

基于行驶动力学理论,推导出考虑列车加减速行驶的车体侧向加速度时变率计算公式.针对三次抛物线型和半波正弦型2种线型的铁路缓和曲线,通过理论计算并与仿真计算结果进行对比,分析5种不同工况下缓和曲线上车体侧向加速度时变率的变化情况.结果表明:给出的考虑列车加减速行驶的曲线上车体侧向加速度时变率计算公式可用于不同缓和曲线线型的比选;在三次抛物线型缓和曲线上的4个连接点处,车体侧向加速度时变率有突变值,而半波正弦型的缓和曲线没有突变值,因此半波正弦型缓和曲线对提高旅客乘坐舒适度比三次抛物线型缓和曲线更具有优势.     

高速磁浮工程线路平面缓和曲线线型选择研究

德国常导高速磁浮系统的线路平面缓和曲线采用正弦型,但研究过程中是以钢轨道梁和定子径向布置为基础条件的;上海磁浮示范线大量采用了钢筋混凝土轨道梁,定子排布采用了以直线拟曲技术。因此,在上海线以直拟曲技术的基础上,对三次抛物线型和正弦型两种缓和曲线进行了对比分析研究,提出了采用三次抛物线型缓和曲线的建议。     

论高速铁路缓和曲线线型的设计：兼评三次式缓和曲线改善型

通过对直线型缓和曲线起、终点主要力素及力素变化的理论分析，结合近２００个三次抛物线型缓和曲线线形几何状态的量测数据，归纳出设计高速铁路缓和曲线线型应遵循的４条主要原则。据此，提出的七次四项代数式缓和曲线，是一较优的适应高速行车的线型。     

基于SIMPACK的缓和曲线段高速行车动力响应分析

高速铁路列车运行时的安全性、舒适度以及轮轨动力特性与缓和曲线的线型、长度具有较高的相关度。采用动力学分析软件SIMPACK建立高速铁路车线系统模型,在考虑高速铁路存在轨面不平顺的情况下,引入低干扰谱,研究缓和曲线线型及长度对高速列车运行时各主要评价指标的影响。研究表明,对于300 km/h以上的高速列车,当曲线半径达到7 000 m及以上,缓和曲线达到一定长度时,采用三次抛物线型缓和曲线与半波正弦型相比差别不大,均能满足行车安全需求。     

一种求解2条任意类型缓和曲线交点的通用算法

针对2条缓和曲线交点坐标的计算在线路设计中的难点,而且目前的计算方法都只针对普通的三次抛物线型缓和曲线,不能适用于高次缓和曲线的情况,建立各种类型缓和曲线坐标计算的通用计算模型,导出了2条缓和曲线相对纵距Δy与缓长l的关系函数Δy(l),并深入研究了该函数在各种缓和曲线相交情况下的特性。在此基础上,提出一种适用于各类型缓和曲线交点坐标计算的通用算法,并用VC 6.0编制了计算程序。该算法与同类方法相比在速度、精度、稳健性等方面具有明显优势。     

秦沈客运专线高速试验段线路缓和曲线动力学仿真分析

利用北美铁道协会 (AAR)开发的大型商业通用轮轨动力学仿真计算软件NUCARS ,对秦沈客运专线高速试验段采用的三次抛物线型缓和曲线进行了列车线路动力学仿真分析 ,并与日本新干线采用的半波正弦缓和曲线进行了对比 ;同时也对中国与日本新干线不同超高设置方法对轮轨动力学性能的影响进行了对比仿真计算。研究结果表明 ,现在使用的缓和曲线线型以及中国式超高设置方法满足秦沈线试验段高速试验要求的安全性和舒适性。     

4—3—4型与3次改善型缓和曲线理论上的主要特征及其差异

论述了４－３－４型与英、法、德三国高速铁路所采用的３次改善型缓和曲线理论上的主要特征及其差异。建议以４－３－４型作为我国高速铁路缓和曲线主选线型。     

缓和曲线过渡区段的地铁限界加宽

以城市轨道交通线路中的三次抛物线方程线形作为研究对象,利用几何分析方法,针对线路缓和曲线段的过渡区段,提出一种基于线路中心线的精确加宽量计算方法;结合缓和曲线段区间,形成系统的缓和曲线段加宽方法;通过控制变量法,同已有的线性插值加宽方法进行对比,说明该计算方法在一定参数范围内的线路条件下,相比于既有方法可以有效地减少隧道土方的开挖量,提高工程效率以及降低工程成本和施工周期。     

一弦法整正曲线的理论探讨

在对曲线进行精确定位的过程中,一般对其要素点如:ZH、HY、ZY等点通过精确测量可以实现精确定位,但对一般中间点,尤其是缓和曲线的中间点,则仍需要利用绳正法测量、计算并整正,因绳正法存在其自身的局限,前后点的相互影响容易造成中间点的平面位置不是唯一的,精确度大受影响,而采用一弦法则可精确定出曲线各点的唯一的准确位置。但在目前使用的一弦法整正曲线中,只给出了圆曲线的一弦法求解,而无缓和曲线的一弦法求解,就目前我国通用的三次抛物线形缓和曲线,利用渐伸线原理推导出缓和曲线内任意弦长求弦内任意点的矢距公式,可以准确地定出缓和曲线内各点的平面位置。     

高速铁路缓和曲线行车动力性能对比分析

针对三次抛物线、半波正弦和一波正弦3种线型的铁路缓和曲线,以不同的列车运行速度变化规律建立了3种不同的分析工况,理论计算了车体横向加速度时变率。利用铁道车辆系统动力学数值仿真软件,建立了具有93个自由度的单节高速车模型,同时考虑轨道不平顺的影响,仿真计算了车体横向加速度时变率,对比分析了3种不同工况下缓和曲线上车体横向加速度时变率的变化情况。结果表明,在未考虑轨道不平顺时,列车以变化的速度运行,半波正弦更具优势,在车站两端加减速地段可以考虑采用半波正弦型缓和曲线,以提高旅客乘坐舒适度;轨道不平顺对高速行车的安全性和平稳性影响很大,应严格控制轨道平顺性。     

高速磁浮列车线路匹配动力学性能分析

线路匹配性能是指高速轨道车辆与不同线型缓和曲线之间相互动力作用所决定的匹配性能。为了研究高速磁浮车辆的线路匹配性能，进行了1列3车车组曲线通过性能仿真分析。与轮轨导向不同，高速磁浮导向是在主动导向控制下电磁导向力使整个走行部准确地沿轨道中心线无接触悬浮运行。为了消除传统曲线计算公式存在的误差以满足磁浮线路的高精度和连续光滑要求，利用基于样条函数技术的新方法设计了如下两种线形缓和曲线：正弦形和圆整基本线形。1列3车车组的曲线通过性能仿真对比表明：根据高速磁浮导向原理，当有超高限速曲线通过时，正弦形缓和曲线具有优越的线路匹配性能；而圆整基本线形（仍属于三次抛物线）则不具备良好的线路匹配性能；当无超高曲线通过时两者匹配性能相当。     

高速铁路缓和曲线线型及其运营性能比较分析

介绍了国内外缓和曲线的主要类型,分析了缓和曲线线型基本条件与运营性能的关系,阐明了运营性能在高速铁路缓和曲线选型中的重要性,比较了几种典型的曲线型外轨超高顺坡缓和曲线的运营性能,对我国高速铁路缓和曲线合理选型提出了建议。     

竖曲线与平面缓和曲线重叠设置研究

城际铁路引入中心城区和地下车站时,在困难条件下无砟轨道地段允许竖曲线（变坡点）与缓和曲线重叠设置。本文对比分析了竖曲线与缓和曲线的不同位置关系对行车平稳性的影响,并总结了相应的适应性措施,对于优化竖曲线与缓和曲线重叠设置提供了一种技术解决方案。研究结果表明：（1）竖曲线与缓和曲线总体上不应重叠设置。当确需重叠设置时,应对平竖曲线匹配条件予以严格限制;（2）变坡点处设凸形或凹型竖曲线,在不同位置与平面曲线搭配形成的空间线形几何形态各不相同,对车轮与钢轨的密贴性能、列车横竖向激扰震动的影响存在差异,进而影响行车平稳性;（3）竖曲线、缓和曲线间位置关系的合理搭配,有利于改善线路条件。     

铺设曲线型缓和曲线的建议

介绍曲线型缓和曲线的研究概况，试销倩况及各种线型的数学表达；供提速改造中参考。     

一种新型道路缓和曲线的线形分析与评价

缓和曲线作为一种空间过渡曲线,其设计的合理与否直接关系到车辆行驶的平稳性和旅客舒适性。介绍了利用缓和曲线边界条件确定其代数方程式的一种通用方法:根据边界条件列出曲率待定方程,并利用曲率边界条件确定出缓和曲线曲率方程,然后对曲率方程二次积分得到缓和曲线的方程。此方法适用于推导缓和曲线方程,可为公路缓和曲线线形设计提供参考。采用此方法设计出了一种连接直线与直线的新型缓和曲线,并建立5种不同工况,以横向加速度及其时变率为评价指标,对新型缓和曲线和回旋线进行了行驶动力学性能评价,通过比较分析得出这种新型缓和曲线在行驶动力学性能上明显优于回旋线,为高速公路缓和曲线的线形选择提供参考。     

利用缓和曲线的曲率确定其方程式的通用方法

介绍了利用缓和曲线的曲率确定其方程式的一种通用方法。该方法确定缓和曲线方程式的步骤是:首先根据缓和曲线直缓点和缓圆点曲率的边界条件,列出缓和曲线曲率k的微分方程;其次求出缓和曲线曲率k微分方程的通解,并利用其边界条件确定通解中的待定常数,然后得到缓和曲线曲率k与圆曲线曲率1/R的关系式;再通过二次积分,并利用缓和曲线几何形位中的偏角需要满足的要求y′(0)=0和坐标需要满足的要求y(0)=0,得到缓和曲线的直角坐标系方程式。本文用满足不同几何形位要求的缓和曲线作为例子,详细说明了新方法的应用,得到了与参考文献中相同的缓和曲线方程,证明了该方法不仅正确,而且简单,是适合于推导缓和曲线方程式的通用方法。     

抗侧滚扭杆安装方式对城轨车辆曲线通过性能影响

采用动力学软件Simpack建立了某型地铁车辆的整车模型,通过比较抗侧滚扭杆的不同安装方式,主要分析了其对车辆进出缓和曲线时轮重减载率和脱轨系数的影响.得出结论:根据UIC505-5规范,在满足车体的抗侧滚性能指标下,抗测滚扭杆采用弹性安装方式,可以改善进出缓和曲线时轮重减载率和脱轨系数,提高车辆曲线通过的安全性指标.     

客运专线缓和曲线运营性能浅析

从运动学和旅客舒适度的角度建立了缓和曲线运营性能的评价指标，分析了缓和曲线线型条件与运营性能的关系，比较了几种典型的高次缓和曲线运营性能，对我国客运专线无碴轨道缓和曲线选型提出了相应的观点及建议。     

铁路小半径曲线外轨侧磨影响因素分析

随着铁路运营向高密度和重载方向飞速发展,钢轨磨耗问题日益突出,严重影响铁路运营安全,增加运营成本。依托石太线对小半径曲线外轨侧面磨耗影响因素进行研究,分析小半径曲线五大主点外轨侧磨规律,采用广义控制变量法等统计方法分析钢轨使用年限、曲线顺坡率对外轨侧磨的影响。研究结果表明:圆曲线段侧磨更为严重,缓和曲线段侧磨发展速率更快;外轨侧磨在新轨使用4~5个月后基本呈线性增长,并随顺坡率的增大先减小后增大,变化趋势呈抛物线型。     

拟九次方铁路缓和曲线

分析了缓和曲线曲率二阶导数的函数结构形式，利用曲率二阶导数的赘余根式特性，提出了拟九次方缓和曲线，与同类型缓和曲线相比，显著降低了外轨超高度的最大顺坡率，有利于提高行车平稳性和安全性，也有利于缩短缓和曲线长度并节省投资。