空气弹簧模型对铁道车辆动力学性能的影响

建立了空气弹簧等效模型、线性模型与非线性模型,分析了3种模型对车辆直线平稳性和曲线通过安全性的影响.研究结果表明:在计算车辆直线垂向平稳性时,空气弹簧等效模型计算精度较差,而空气弹簧线性模型和非线性模型计算精度较高;由于空气弹簧线性模型比非线性模型简单,建议在计算直线垂向平稳性时优先采用空气弹簧线性模型;在计算车辆曲线通过安全性时,空气弹簧非线性模型能反映空气弹簧的充排气特性,计算精度较高;由于模型自身的局限性,空气弹簧线性模型和等效模型无法反映空气弹簧的充排气特性,计算精度较差,因此,建议在计算曲线通过安全性时采用空气弹簧非线性模型.     

机车车辆运行平稳性指数的估测方法

运行平稳性是机车车辆的重要指标。一般而言,机车车辆运行平稳性随着速度提高而下降。为了便于设计我国高速铁路机车车辆,本文提出一种估测机车车辆运行平稳性的方法,作为机车车辆在设计过程中优化结构和方案比较的手段。本文以东风9内燃机车为例,分析了各种速度下的平稳性指数,并比较了线性模型和非线性模型的分析结果。     

铁路行车安全性及舒适性仿真

为了研究最高速度为200 km.h-1客货共线铁路的行车安全性及舒适性,从动态角度出发,基于大系统动力学思想,仿真计算了高低速客货列车以不同速度通过全线时的动力学性能各项指标,根据现行铁道机车车辆动力学性能评定规范对其进行评估。仿真结果表明:在设定的平纵断面及运行条件下,所有列车的行车安全性与乘坐舒适性指标均满足要求,并具有较多的富余量,尤其是平稳性指标属优良等级。     

机车车辆／轨道系统垂向耦合动力学分析

考虑到多刚体系统动力学研究方法在建模及计算方面的局限性，将有限元法引入到机车车辆／轨道大系统的垂向耦合振动研究中来．为了真实模拟在轨道上不同位置的轮轨接触关系，用有限元参数二次规划法求出了轮轨等效接触刚度曲线，建立了统一的机车车辆／轨道耦合系统．通过建立系统的有限元分析模型，利用精细时程积分算法求解系统振动方程，分析研究了机车车辆在无限长轨道上运行时，在轨道不平顺激扰下，轮／轨间相互作用力、机车车辆／轨道系统中各部件的振动加速度及位移变化规律．研究结果表明，该方法不但可行，而且具有其它传统方法无可比拟的优越性．     

约束广义预测在机车车辆半主动悬挂控制中的应用研究

半主动悬挂控制是机车车辆提速并改善其横向平稳性的有效方法，但其控制对象复杂且难以建立模型。广义预测控制具有模型精度要求低、鲁棒性好等特点。设计基于约束广义预测的带模型误差修正的控制器，有效解决了控制器复杂性与模型精度矛盾，并能适用于控制器及输出量有约束的情况。仿真表明该控制器能有效提高机车车辆的运行平稳性。     

中间轴自由横动量对2C0机车动力学性能影响分析

通过动力学仿真软件SIMPACK建立了一种2C0转向架机车模型，在该模型中，首先分析了中间轴自由横动量的变化对机车曲线通过性能的影响，其中主要分析了机车通过曲线时各轮对的脱轨系数值、轮重减载率、外轮导向力和轮缘磨耗随中间轴自由横动量的变化情况。接着分析了中间轴自由横动量的变化对机车横向平稳性的影响。得出通过设置合理的中间轴自由横动量可以改善机车的曲线通过性能，而且该措施不会对机车的横向平稳性产生大的负面影响。     

制动工况下机车车辆转向架颤振机理

为了消除低速制动工况下轻量化设计的机车车辆有颤振现象与颤振振动对车体、转向架和悬挂系统产生较大的破坏作用,提高车辆的运行平稳性,减小铁道沿线的噪音污染,分析了制动工况下机车车辆转向架发生颤振现象的机理及其影响因素,推导了列车制动块的运动方程。分析结果表明,颤振是车辆系统在低速运行时的自激振动产生的,与转向架构架结构和悬挂系统有关,可通过改进构架设计或调整转向架参数予以避免。     

车辆动力学仿真中评判脱轨的直接方法

根据轮轨空间动态耦合关系 ,提出了一种根据轮轨接触点位置进行脱轨评定的直接方法 ,可用于对机车车辆动力学安全性分析评价。阐述了通过轮轨接触点进行脱轨评判的原理和采用此方法的优点。作为例子 ,运用货车 -轨道空间耦合模型 ,对 C62 A货车曲线通过进行了脱轨仿真计算。仿真结果表明 ,在仿真计算时采用此方法非常行之有效 ,评判直观、可靠     

风挡连接装置对列车动力学性能的影响

论述了各种风挡的动力学建模处理过程，结合单节客车动力学计算模型，以三节客车作为一个列车单元建立了列车动力学计算模型。通过求解描述列车系统的运动微分方程组，得出了列车蛇行运动稳定性、动态曲线通过性能及运行平稳性等方面的一系列数值仿真结果。计算结果表明，列车的失稳一般由尾车尾部转向架的蛇行失稳引起；列车的曲线通过性能随着曲线通过速度的提高、曲线半径的减小而迅速降低；中间车的运行平稳性明显优于头车和尾车；密接式风挡的运行平稳性最差，因此建议加装缓冲装置以提高装备密接式风挡动列车的动力学性能。     

机车车辆/轨道系统垂向耦合动力学分析

考虑到多刚体系统动力学研究方法在建模及计算方面的局限性,将有限元法引入到机车车辆/轨道大系统的垂向耦合振动研究中来.为了真实模拟在轨道上不同位置的轮轨接触关系,用有限元参数二次规划法求出了轮轨等效接触刚度曲线,建立了统一的机车车辆/轨道耦合系统.通过建立系统的有限元分析模型,利用精细时程积分算法求解系统振动方程,分析研究了机车车辆在无限长轨道上运行时,在轨道不平顺激扰下,轮/轨间相互作用力、机车车辆/轨道系统中各部件的振动加速度及位移变化规律.研究结果表明,该方法不但可行,而且具有其它传统方法无可比拟的优越性.     

关于机车车辆静态限界若干问题的探讨

针对超限货物判定标准中存在的问题，提出了机车车辆静态限界的概念，分析了机车车辆静态限界的形成机理和影响因素；探讨了机车车辆静态限界的分类和确定方法，分别了计算了直线和曲线上的静态限界半宽，在此基础上给出了超限纲物的判定标准。     

抗蛇行减振器对机车运行平稳性的影响

为了减小提速机车在提速区段异常振动,提高机车运行平稳性,以抗蛇行减振器为研究对象,运用机车车辆-轨道耦合动力学理论,以机车运行平稳性指标为依据,从机车抗蛇行减振器的工作状态、卸荷速度、结构阻尼参数等入手,研究了抗蛇行减振器与机车运行平稳性的关系。仿真计算与分析结果表明:抗蛇行减振器的工作状态对机车运行平稳性有较大的影响,必须严格确保所有减振器的工作状态均正常;取适当的卸荷速度可以达到提高乘车舒适性的目的;抗蛇行减振器的结构阻尼参数越大,对提高机车的平稳性越有利。     

液压减振器失效对跨座式单轨车辆动力学性能的影响分析

以某国产跨座式单轨车辆为研究对象,采用动力学仿真软件建立跨座式单轨系统动力学仿真模型,分析液压减振器不同失效工况对车辆动力学性能的影响.重点考察了倾覆系数、水平轮径向力、车体侧滚角和运行平稳性指数.分析结果表明:车辆在曲线轨道运行过程中,液压减振器不同位置失效工况下车辆的倾覆稳定性、抗脱轨稳定性与运行安全性均会变差,且发生工况五或工况六时,动力学性能最差,此时会严重影响到车辆的稳定运行,应减速停车疏散乘客;而车辆在直线轨道以最高运行车速75 km/h运行时,液压减振器不同的失效工况下车辆的横向和垂向平稳性与正常工况运行相比,横向平稳性影响较小,但对车辆的垂向平稳性影响较大.     

机车车辆垂向悬挂参数分析计算

本文对两系悬挂的机车车辆浮沉振动进行了分析,提出了用电子计算机求解的方法,可用来定量地分析弹簧刚度及减振器阻尼对振动的影响。这样就能最恰当地选择这些悬挂参数,使机车车辆在低速及高速都具有良好的垂向平稳性。     

永磁直驱柔性构架转向架的动力学模型研究

永磁直驱柔性构架转向架是一种新型的地铁车辆转向架,具有结构简单、紧凑、曲线通过能力强等特点.使用Simpack软件建立了永磁直驱柔性构架转向架两种不同的动力学模型:构架集总参数的多刚体动力学模型和构架的刚柔体动力学模型.在构架集总参数模型中,将柔性构架视为两个通过多向弹簧连接的侧梁.在构架离散参数模型中,将柔性构架作为柔性体处理.仿真分析了装用永磁直驱柔性构架转向架的地铁车辆的蛇形运行临界速度、曲线通过安全性和运行平稳性.仿真结果表明:构架集总参数模型适用于优化柔性构架的刚度参数,进行脱轨安全性分析和车辆稳定性分析,而构架离散参数模型更适用于平稳性分析.     

铁路货车脱轨安全性研究

C62货车是中国的主型货车,对其进行脱轨安全性研究对确保铁路安全生产有十分重要的意义,利用机车车辆系统动态仿真软件,建立C62货车的动力学计算模型,分析该车在直线上的蛇行运动稳定性及曲线上的通过性能,并着重分析了C62货车装载不全副理对行车安全的影响。     

不同载荷工况下有轨电车动力学特性分析

针对山地城市曲线半径小,弯道多,坡度大等特点,为了让有轨电车顺利通过山地城市小曲线半径路况,笔者采用一种小轮径刚性轮对的三模块浮车型100%低地板有轨电车,借助多体动力学软件SIMPACK建立其动力学模型,并对该模型在空载和满载2种工况下进行动力学性能仿真实验。研究结果表明:有轨电车以80 km/h的速度通过不平顺的直线轨道时,具有良好的运行稳定性和平稳性;随着曲线半径的增大,车辆曲线通过性能逐渐变好,在通过最小曲线半径25 m时,各项曲线通过性能都能满足规定,能较好地通过小半径曲线;通过同一半径曲线时,空载工况下的各项曲线通过性能指标明显优于满载工况。     

横风下高速列车曲线通过的安全性

为研究高速列车在强横风作用下通过曲线桥梁的安全性问题,基于空气动力学和多体系统动力学理论,建立了高速列车空气动力学模型和车辆系统动力学模型.应用所建立的模型计算了不同风速、不同车速、不同线路条件下作用于车体上的气动载荷,并且以脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数、轮轴横向力和轮轨垂向力为运行安全性指标,分析了高速列车通过曲线桥梁的运行安全性.研究表明:横风下高速列车通过曲线桥梁时,列车的安全性受气动力和曲线超高双重影响.在低风速、低车速时,曲线超高对于列车安全性的影响起主要作用;随着风速变大,气动力对于列车安全性的影响远大于曲线过超高对于列车安全性的影响.在各工况中,当风从曲线桥梁的内侧吹向外侧,并且高速列车运行在曲线桥梁的迎风侧时,高速列车的最大安全风速最小,因此,在校核横风下高速列车过曲线桥梁安全性时,可以直接选用该工况来校核列车的安全性.     

高速列车动力学性能研究进展

为更深入全面了解高速列车系统动力学研究现状，综述了高速列车动力学性能对车辆运行稳定性、安全性和平稳性的影响，总结了列车安全评价方法和动力学试验方法在车辆动力学中的应用，基于轮轨间作用力，分析了轮轨磨耗对列车动力学性能的影响，概括了车-桥耦合模型、弓网系统以及列车空气动力模型在车辆系统动力学中的研究内容。分析结果表明:车轮异常磨耗会导致舒适性下降，合理的车轮镟修能有效降低车轮非圆化和车辆系统关键部件的振动，降低车内振动噪声，增加列车运行稳定性、安全性和平稳性；合适的轮对定位刚度和抗蛇行减振器的刚度和阻尼有利于提高列车蛇行运动稳定性和转向架运动临界速度；钢轨波磨严重时会导致钢轨扣件松动，缩短车辆构架和钢轨的使用寿命；通过合理的钢轨廓型打磨可消除曲线波磨，改善轮轨关系；行波效应对车辆安全性影响很大，与相同激励下的各项参数相比，车速为350 km·h-1、行波速度为300 m·s-1时的脱轨系数、轮重减载率和轮轨横向力都有所降低；横风作用下受电弓气动抬升力增大，影响接触网安全，增大弓头阻尼和弓头刚度可改善弓网受流特性。      

机车车辆二系横向止挡动力学模型

为了分析止挡结构对机车车辆动力学性能的影响,建立了机车车辆二系横向止挡结构动力学模型,研究了机车通过曲线轨道时,止挡结构动态相互作用特征与止挡位移的时频特性。分析结果表明:二系横向止挡动力学模型具有较强的非线性,止挡结构可以有效抑制车体横向位移,使其减小了30 mm;止挡结构对车体的横向振动影响较大,在曲线上轮轨横向作用力有波动,二系横向相对位移的主频在1~4 Hz范围内,与车体横向振动加速度的主频范围一致。