基于钢轨支点压力的动车组轮轨垂向力测量方法

在现有运营线路上实时检测车轮踏面擦伤或车轮不圆的铁道车辆运行品质轨旁动态监测系统（Truck Performance Detection System,TPDS）的基础上，基于车辆轨道耦合动力学理论建立刚柔耦合模型，计算得出支点垂向力对各车轮的分配系数，利用钢轨支点处压力传感器的实测数据反算得到车轮的轮轨垂向力，实现了无剪力分区条件下轮轨垂向力的连续检测。选取一高速铁路上TPDS压力传感器测量数据，用本文方法计算轮轨垂向力，并与现有TPDS系统计算方法得到的轮轨垂向力进行比较。结果表明：二者得出的轮轨垂向力具有很好的一致性，相关系数在0.8以上。     

高速铁路轮轨垂向力与轨道高低不平顺关联特性

采用ABAQUS商业软件建立三维轮轨接触有限元模型,以中国高速铁路线路和典型服役车辆参数作为模型仿真参数,分别将中国高速铁路无砟轨道高低不平顺谱和余弦型轨道高低不平顺作为模型输入,仿真分析轨道高低不平顺幅值、波长与轮轨垂向力响应之间在时频域上振幅、相位的关联特性,并拟合不同车速下附加轮轨垂向力与轨道高低不平顺特征参数之间的函数表达式。结果表明:附加轮轨垂向力的波动范围随轨道高低不平顺波长的增加而非线性减小;轨道不平顺及轮轨垂向力之间的延迟相位随激振频率的增加而增加,整体处于0.02π～0.10π之间;轨道高低不平顺波长大于30 m时,附加轮轨垂向力与轨道变化率呈近似线性关系,二者之间的比例系数在车速300和350 km·h~(-1)时分别为13.14和19.19。     

刊首语

<正>2008年以来,为满足高速铁路建设发展需要,我国开展了高速铁路联调联试技术研究。通过京津城际铁路的联调联试工程实践,形成了以联调联试、动态检测及运行试验为主要内容的高速铁路动态验收模式,初步建立了中国高速铁路联调联试的测试技术和评价体系。经过10余年高速铁路联调联试实践,我国已建立了符合高速铁路建设特点的联调联试成套技术体系。动态检测项目涵盖了轨道、路基、桥梁、隧道、牵引供电、通信、信号、客服、综合接地、噪声     

动力学测试平台在高速铁路联调联试中的应用

新建高速铁路线路开通运营前的联调联试,是采用高速综合检测列车对轨道、接触网、通信信号等各类基础设施进行测试,并依据测试结果对缺陷进行整改,直至各系统以及整体满足高速运行及动态验收要求的全过程。动车组动力学专业在联调联试中,通过连续测量测力轮对以及不同位置的振动加速度传感器,实时获取不同速度级下的轮轨力及振动加速度信号,在去除零点漂移和滤波后,计算得到各项平稳性及稳定性指标。脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、平稳性指标等动力学参数均关系到动车组运行安全、轮轨系统磨耗以及乘坐舒适度,因此,动力学测试保证着联调联试全过程的安全底线。介绍高速铁路联调联试中所使用的动力学测试平台及其未来无人值守方向的发展趋势,分析可知旋转遥测技术是未来轮轨力测试的首选方案。依托动力学测试平台在钢轨缺陷诊断及联调联试过程中保障安全的实例,充分证明采用动力学指标阈值对各类短波不平顺及钢轨波磨进行判断准确有效,具有较高的工程应用价值。     

钢轨焊接接头激励下的轮轨垂向力特性

为研究车辆高速运行条件下钢轨焊接接头不平顺引起的轮轨动态响应规律,利用ABAQUS软件建立轮轨有限元接触模型,引入不同形状的焊接接头不平顺作为轨道子模型边界条件,并利用一高速铁路焊接接头不平顺及轮轨垂向力实测数据验证了模型的可靠性;利用模型仿真计算不同车辆运行速度和焊接接头不平顺幅值条件下的轮轨垂向力,并分析轮轨垂向力等势线分布特征。研究结果表明:轮轨垂向力受焊接接头不平顺幅值的影响程度随车辆运行速度的增加而增大;为使钢轨焊接接头不平顺引起的轮轨垂向力不大于170 kN,不同速度等级的线路应该限定相应的焊接接头不平顺幅值管理值;对于300～350 km/h速度等级的线路,凸型焊接接头不平顺幅值不应超过0.27 mm,凹型焊接接头短波不平顺幅值不应超过0.30 mm.     

大兴机场线轮轨垂向力分析及控制标准研究

北京大兴机场线是全国首条运营速度160km/h的城市轨道交通线路,轮轨力检测采用高速铁路相关的控制标准,但经过现场应用及深入分析发现,轮轨垂向力控制标准对于大兴机场线过于宽松,不能全面有效地发现不同程度的轨道病害。为做好线路养护工作,文章基于大兴机场线轮轨力检测的相关数据分析,提出大兴机场线轮轨垂向力控制标准,该标准可有效发现线路不同程度的病害,为列车安全运行及线路养护管理提供科学指导。     

轮轨力测量在高速铁路轨道检测中的应用研究

随着世界高速铁路的快速发展,高速铁路轨道检测技术已突破传统的轨道几何检测,朝着综合检测的方向发展。结合安装在我国新一代高速综合检测列车CRH380B-002的轮轨力检测系统在高速铁路轨道检测中的实际应用情况,介绍了我国在高速铁路轨道综合检测领域的最新研究进展———基于轮轨力测量的高速铁路轨道检测技术,并提出了一种基于轮轨力测量的高速铁路轨道状态评判方法。基于轮轨力测量的轨道检测技术通过安装在固定车辆(一般为轨道检查车)的连续测量测力轮对测量轮轨之间的相互作用力,从对车辆运行安全性和轨道疲劳寿命影响的角度对轨道状态进行检测,指导轨道日常养护。该技术是高速铁路轨道综合检测的重要组成部分,是对传统轨道几何检测的有效补充和完善,它的投入运用将更好的保障高速铁路的安全运营。     

CRTSⅡ型板式轨道参数对车辆频率响应的影响

研究目的:为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道结构参数对高速车辆运行品质的影响,本文建立高速车辆-CRTSⅡ型板式轨道垂向耦合系统动力分析模型,将频率分析法与辛数学方法相结合进行求解,分析轨道板厚度、混凝土支承层厚度、扣件系统刚度和阻尼、CA砂浆弹性模量和阻尼对高速车辆频率响应的影响。研究结论:(1)轨道结构参数对车体、转向架振动的影响较小,对轮轨垂向力和轮对垂向加速度的影响较大;(2)轨道板厚度不宜过大或过小,若过大则在50～70 Hz范围内的轮对垂向加速度、轮轨垂向力的频率响应增大,若过小则在30～50 Hz范围内的频率响应增大;(3)在满足轨道结构强度的前提下,适当减小混凝土支承层的厚度,可降低轮对垂向加速度和轮轨垂向力;(4)在满足轨道几何形位和轨道动位移的前提下,采用小刚度、大阻尼的扣件系统,可降低轮对垂向加速度和轮轨垂向力;(5)本研究成果可为CRTSⅡ型板式轨道的设计提供理论依据。     

联调联试动车组动力学响应特征分析及应用研究

联调联试是高速铁路建设和运营准备的重要组成部分和必要环节,动车组动力学响应检测作为联调联试轨道检测的重要手段,从动车组的运行安全性和平稳性的角度对轨道状态进行检测.分析典型轨道激扰下的动车组动力学响应特征,研究动力学响应指标和轨道激扰的关联性,对联调联试动车组动力学响应检测的应用和实践进行系统性归纳和提炼.     

沪杭高速铁路弓网检测分析及整治方案研究

弓网系统作为高速铁路的重要子系统之一,随着运行速度的提高,接触网系统的质量要求也越来越高。对接触网质量如何评价,如何从检测评价结果中发现问题,对发现的问题如何整治,结合沪杭高速铁路联调联试阶段接触网的静、动态检测情况,就弓网性能评价、静动态检测数据、各种缺陷产生原因进行分析,并对缺陷整治方案进行研究,形成切实可行的接触网联调联试阶段质量整治方案,为其他客运专线建设提供有益借鉴。     

车轮多边形对车辆动力学的影响分析及在线诊断方法研究

建立了车轮多边形化的车辆轨道刚柔耦合动力学模型,为了研究车轮多边形化对车辆动力学的影响,通过提取轮轨垂向力和轴箱垂向加速度动力学指标,发现车轮高阶多边形会在轮轨接触表面产生高频冲击载荷导致轮轨作用加剧,同时还会激发出轮对和轴箱的一些振动频率而使轴箱振动加强。根据轮轨垂向力限值标准,得到了不同速度下多边形的深度阈值。针对高速列车车轮多边形化的动态特征结合大量的跟踪监测,文中提出了车轮多边形在线诊断方法:通过轴箱垂向加速度频谱在线辨别多边形阶数,定义多边形车轮轴箱垂向加速度系数λ辨识多边形深度。在线诊断的车轮多边形结果与入库检测车轮多边形结果对比,验证了该方法的有效性。     

基于PERT的高速铁路联调联试计划优化

高速铁路联调联试由于受多种不确定因素影响,计划编制与评价面临着极大的困难。基于PERT,提出高速铁路联调联试计划编制、评价和优化方法,并将此方法应用于某条高速铁路联调联试某一阶段计划的编制与优化,有效解决计划的不确定性难题,实现计划的合理调整。     

高速铁路联调联试技术

从轮轨关系、弓网关系、流固耦合、列控系统等角度,对联调联试测试手段和方法进行探讨;以轨道和接触网调整为例,简要介绍系统调试方法;重点总结联调联试及运行试验评价标准体系,并以轨道状态为例,介绍其评价指标的选取和标准值的确定。     

中国高速铁路联调联试

分析高速铁路联调联试及运行试验的必要性,阐述联调联试及运行试验内容,介绍中国高速铁路联调联试及运行试验的特点、组织形式、实施流程和关键控制,以及中国高速铁路联调联试及运行试验取得的成绩和相关启示。     

钢轨波磨指数与轨道短波不平顺关系研究

采用ABAQUS软件及轮轨真实形状尺寸参数,建立轮轨高频接触有限元模型;以我国某高速铁路钢轨波磨区段实测轨道短波不平顺作为有限元模型输入,在时域和频域上对比轴箱垂向加速度仿真结果与实测数据,验证模型的准确性;仿真计算钢轨波磨区段不同幅值轨道短波不平顺工况下轮轨垂向力、轴箱垂向加速度分布特性,研究钢轨波磨指数与轨道短波不平顺幅值之间的关系。结果表明:在钢轨波磨区段,轮轨垂向力最大值与钢轨波磨指数最大值出现的位置对应良好,在轮轨不脱离接触的前提下,钢轨波磨指数与轨道短波不平顺具有较好的线性相关性;通过曲线拟合可知,在钢轨波磨波长为150 mm时,轨道短波不平顺幅值为0.10和0.12 mm时对应的钢轨波磨指数分别为5.12和6.68。     

高精度高速连续测量轮轨动态作用力的研究

采用高精度高速连续测量测力轮对是高速铁路联调联试、安全评估、轮轨关系及系统动力学仿真研究的重要技术手段。本文系统地论述高速测力轮对的基本原理以及基于综合误差最小化的设计方法、基于可靠性的制造工艺、基于精度的动静态标定等关键技术,介绍其在0号高速综合检测列车上的应用情况。结果表明,运用该技术的高速测力轮对,可在复杂运用条件下连续得到包括垂向力、横向力、纵向力及轮轨接触位置在内的完整的轮轨作用力学参数,为轮轨动态作用的深入研究创造条件。本文还就如何利用测力轮对改进高速铁路轮轨系统动力学仿真技术进行探讨。     

合武铁路湖北段联调联试试验的试验组织设计

高速铁路的联调联试需要铁路局、客专公司和各参建单位共同协作进行,在1个月之内完成高速铁路联调联试工作.主要就合武铁路湖北段联调联试及检测试验组织经验进行探讨,供新建客运专线联调联试参考.     

高速铁路联调联试技术创新及工程实践

高速铁路联调联试是高速铁路建设的重要组成部分。对联调联试总体情况进行介绍,重点分析联调联试关键技术及评价体系,总结联调联试工作取得的创新成果,并通过京沪、京广等一批高速铁路技术创新和工程实践验证,形成了符合我国高速铁路建设特点的测试与验证技术,建立了完善的高速铁路联调联试技术体系,实现了高速铁路开通运营时一次达到设计速度,满足了不同速度等级高速铁路之间互联互通的要求,保障了高速铁路运行安全、平稳、舒适。工程实践证明,我国高速铁路联调联试技术体系是符合实际并行之有效的。     

高速铁路路桥过渡段轮轨力分析

通过武广客运专线某路桥过渡段的现场车检数据分析,对高速铁路路桥过渡段轮轨力随列车速度的变化规律进行研究.结果表明,动车通过路桥过渡段时轮轨垂向力明显增大,且当车速达300 km·h-1及以上时增幅更加明显;在200～340km· h-1车速范围内,轮轨垂向力的变化范围为31.1～100.46kN,最大轮轨垂向力是过渡段内轮轨垂向力有效值的125％～147％;各速度级下的轮轨垂向力均符合正态分布,其平均值基本在50～60 kN范围内,但动车速度越大,轮轨垂向力值越离散;置信概率为99.4％时预测的过渡段上最大轮轨垂向力值在71～90 kN范围内.     

城际铁路桥上纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数研究

为研究城际铁路纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数取值,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立客车-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对桥上无砟轨道系统动力响应的影响规律,并基于层次分析法,对桥上无砟轨道系统动力特性进行综合评价。结果表明:随着扣件系统刚度增大,钢轨垂向位移减小,车体振动加速度、轮轨垂向力、轮重减载率和桥梁振动加速度均增大;随着扣件间距的增大,轮轨垂向力减小,车体振动加速度、轮重减载率、钢轨垂向位移和桥梁振动加速度均增大;综合考虑轨道变形以及工程造价,建议扣件系统刚度为50～80 kN/mm,扣件间距为0.6～0.7 m。