列车空气制动系统的数学模型

本文根据空气动力学原理,建立了列车空气制动系统的数学模型。该模型中包括列车主管、支管、缸间连接管、制动缸、副风缸、ＧＫ型三通阀。模型能反映所有制动（缓解）过程中主要现象。模拟了多种工况、模拟结果和实验结果具有较好的一致性。      

重载列车纵向动力学仿真模型的有效性研究

针对重载列车纵向冲动问题,根据气体流动理论和机车动力制动特性,开发并完善了重载列车空气制动系统与纵向动力学联合同步仿真系统.对制动系统传动效率与机车电制动系统模型进行修正,细化了模型,提高了仿真系统精度.根据神华线路机车操纵控制指令,仿真列车编组为2+1时的停车与运行工况,将仿真结果与神华线路运行试验结果对比.计算结果表明:在空气制动停车与运行工况时,各车位列车管和制动缸压强试验与仿真结果基本一致;在停车与运行工况且施加机车制动电流的情况下,车钩力变化试验与仿真结果基本一致,最大车钩力试验与仿真误差在0.7%～14.2%之间,吻合程度较高.     

组合列车常用制动特性的模型预测

本文利用气体动力学原理建立的列车空气制动系统模型，预测了在“过管”条件下主补机不同匹配位置和不同动作时间差时，组合列车常用制动特性。预测结果表明：主补机同步制动时，补机的最佳位置应位于列车的约３／４处；调整补机位置和主补机动作时间差都可以改善列车制动同步性，但通过改变补机位置调整列车制动同步性效果更加理想，本工作的开发对组合列车的运输组织及操纵具有指导意义。     

两万吨组合列车制动特性

为了减小重载列车纵向冲动,提高列车制动特性的同步性,利用基于空气流动理论的空气制动仿真系统,计算了列车制动系统的制动管路和各缸室的瞬态气体状态,获得制动系统动态特性,预测了两万吨组合列车的紧急制动与常用制动特性,分析了制动波的传递特性。计算结果表明:两组合列车可以缩小最大制动时间差50%,如果在两组合列车尾部配置机车,最大制动时间差可以缩小75%,四组合列车最大制动时间差可以缩小75%;紧急制动波速等速前后传递,常用制动时向前传递的制动波波速要比向后传递的制动波波速小。可见,组合列车是一种改善列车制动同步性的理想方式。     

重载列车制动管路对制动性能的影响

应用流体动力学理论,建立了重载列车制动管路模型与分配阀模型,求解了制动管路和边界点的动力学方程,仿真计算了制动过程中的制动系统性能,分析了列车主管和支管长度对制动系统性能的影响。分析结果表明：当列车主管长度由13.24 m增大为17.24 m时,在常用制动下,列车管路减压时间增大了30.75%,制动缸升压时间增大了20...     

列车空气制动紧急作用临界长度的模型研究

根据气体动力学原理建立了列车空气制动系统的数学模型，预测了制动系统紧急制动作用临界长度与机车大闸排气口面积。列车管定压及列车长度的关系，结果表明，临界长度随排气口面积增加而增加，但增加幅度随排气口面积增加而逐渐减小；列车管定压对临界长度影响较小；列车长度对临界长度无影响。同时，从波动理论出发分析了临界长度的产生原因，并探讨了紧急制动判断准则。     

SS4改型电力机车制动机过量供给故障分析及处理

因列车制动管过量供给,致使列车发生自然制动、车辆闸瓦过热冒烟被拦停;制动管压力过高造成制动软管爆破而使列车紧急停车的事故时有发生。介绍了SS4改型机车发生过量供给的原因和危害,提出了发生过量供给后列车维持运行的解决方案:转空气位操纵、手动控制压缩机工作、频繁施行常用制动;利用列车高速运行或停车机会消除过量供给。对提高机车司机的业务水平,确保铁路运输安全畅通具有十分重要的意义。     

列车制动试验台电惯量模拟范围研究

利用电模拟惯量转矩控制模型,在制动力矩-电模拟惯量二元函数关系基础上,分析了电模拟惯量的大小范围与制动力矩、电机转矩的关系,并探讨了制动力矩及电机输出转矩对正、负惯量的模拟范围的影响.提出了针对实际的列车制动过程的转速-制动力矩-电模拟惯量三元关系,根据实际试验台参数进行计算,得到三维电惯量模拟范围,从而实现了列车制动试验台惯量模拟范围的确定.由三维电惯量模拟范围可知,在不同的制动力矩及转速条件下,列车制动试验台电惯量模拟范围不同,并且存在惯量模拟的极小值点.三维电惯量模拟范围对于评价制动试验台模拟实际列车载荷的能力具有重要意义.     

机车动力制动对操纵方式及限制坡度的影响

分析不同的列车编组、制动操纵方式、线路坡道条件下的列车调速制动过程。计算表明，采用动力制动，在12‰的下坡道，用DFSB或SS7单机牵引，缓解增速时间从110s分别延长为1728及2348。对于18‰的下坡道，用DFSB或SS7双机牵引，缓解增速时间从68s分别延长为138s及225s。采用机车动力制动与空气制动联合操纵方式还可减少空气制动次数和降低车轮踏面温升，从而提高列车安全性，放宽限制坡度的设计要求。     

北京地铁10号线制动热响应分析与评估

针对城轨列车转向架基础制动方式,对踏面制动热流密度进行推导,建立了车轮制动过程瞬态温度场和应力场三维有限元模型,重点分析了城轨列车在两次紧急制动和全程往返制动两种极端情况下,车轮踏面温度和热应力变化规律.车轮踏面所受的应力是垂直载荷、横向载荷和热应力综合作用的结果,适用于Hertz接触理论,机械载荷对车轮踏面的作用效果采用Hertz接触应力来衡量,根据温度和热应力模拟结果,评估了城轨列车车轮的服役安全性,为发展城轨列车的制动方式和制动技术提供了比较可信的理论分析方法.     

电空制动技术在货物列车中的应用

当列车在运输过程中采用传统的空气制动方式进行制动时,由于制动波传递具有延时性,车辆之间必然会发生彼此之间的相互撞击,车辆上承载的货物在该过程中有可能发生窜动或者位移,严重的时候可能造成列车的脱轨事故。因此本文对目前铁路运输中所采用空气制动方式在实际应用中的特性以及货物在运输过程中的受力进行了分析,结合铁路运输设备的特点,提出了利用导线传递制动电信号进行列车同步制动的方式,进一步提高了铁路运输安全可靠性。     

长大列车制动系统减压特性的计算机模拟

本文根据空气动力学原理,建立了包括列车主管和支管的空气制动系统数学模型,并编制了相应程序。建模时,视管内流动为一维、有摩擦、非等熵不定常流,其数学模型的基本方程为一组偏微分方程,采用特征线法求解,应用该程序计算了不同主管直径、长度,不同支管直径、长度,以及不同初压、不同开口比及管内壁粗糙度等因素对减压特性的影响,结果和试验数据基本吻合。     

制动充气时间对快捷列车纵向冲动影响研究

利用空气制动和纵向动力学联合仿真程序,采用了KZ1空气制动系统和胶泥缓冲装置,建立了P160D快捷货车组成的快捷列车模型,计算紧急制动下不同制动缸充气时间对不同装载状态快捷列车纵向冲动的影响.结果表明,紧急制动距离随着制动缸充气时间延长而增大;满载、空载快捷列车和空重混编快捷列车中最大车钩力、最大加速度随着制动缸充气时间延长而减小;不同制动缸充气时间下,满载、空载快捷列车和空重混编快捷列车的纵向车钩力小,车辆瞬时加速度大,快捷货运列车运行中需对加速度进行控制.     

重载列车纵向动力学仿真模型的有效性分析

针对重载列车纵向冲动问题,根据气体流动理论和机车动力制动特性,开发并完善了重载列车空气制动系统与纵向动力学联合同步仿真系统.对制动系统传动效率与机车电制动系统模型进行修正,细化了模型,提高了仿真系统精度.根据神华线路机车操纵控制指令,仿真机车编组为2+1时的停车与运行制动工况,将仿真结果与神华线路运行试验结果对比.计算结果表明:在空气制动停车与运行工况时,各车位列车管和制动缸压强曲线试验与仿真结果基本一致;在停车与运行制动工况且施加机车制动电流的情况下,车钩力变化试验与仿真结果基本一致,最大车钩力试验与仿真误差在0.7%～14.2%之间,吻合程度较高.     

一种新型列车分组电空制动系统的研制

提出了一种新型的电空制动系统,建立了新型电空制动系统的仿真模型,与实验结果比较后确定系统参数,预测了各种常用制动与紧急制动时列车制动能力的变化和纵向冲动的变化.仿真结果表明,与传统空气制动相比,新型电空制动系统制动能力更强,制动能力增强的效果与减压量相关,常用制动时减压量越大,制动能力增强越明显,减压170 kPa时制动距离缩短30％以上,紧急制动时制动能力变化不大.从车钩力看,电空制动能够降低车钩力,减压量越大降低车钩力效果越明显,减压170 kPa时车钩力缩短56％.新型的电空制动系统不仅能够提升制动力,降低列车纵向冲动,同时具有对车辆改造部件少,改造期间具有兼容性好的特点,适合中国货车大保有量装备水平的提升.     

制动特性对列车纵向冲动的影响

针对大秦线重载列车实际运用中出现的纵向冲动过大的问题,使用基于气体流动理论的空气制动特性仿真和基于刚体动力学的列车纵向动力学联合仿真方法,研究制动波传播的均匀性、制动波速、制动缸升压特性等制动系统特性对纵向冲动的影响.结果表明在制动波速不变条件下,制动波匀速传播与非匀速传播时列车纵向冲动水平基本一致;制动波速对列车车钩力影响显著,波速越高,车钩力越小;在列车制动能力不变的条件下,随着列车首尾车制动缸压强曲线开口度的收敛,纵向冲动明显降低,最大车钩力发生位置向列车后部移动.     

列车空气制动均衡速度的局部稳定性

为了研究空气制动工况下列车均衡速度的稳定性,分析了列车均衡速度与单位合力函数单调性的关系.当单位合力函数单调递减时,列车均衡速度稳定,否则,其均衡速度不稳定.因此,在空气制动工况下,单位合力函数在部分速度区间单调递减,均衡速度存在局部稳定性,并采用二分法计算了均衡速度稳定的速度区间.以SS4型机车牵引中磷闸瓦空货车为例,列车运行限速和制动初速度为100 km/h,其临界速度为53.5 km/h,当列车速度为53.5~100 km/h时,空气制动下均衡速度是稳定的.     

地铁列车空气制动系统仿真模型

分析了地铁列车空气制动系统工作原理与构成,研究了容性、阻性和感性单元三类基本气动元件建模原理,根据相似性原理,通过AMESim软件建立了地铁列车空气制动系统仿真模型,介绍了空重车阀、EP单元、中继阀等部件建模过程,并对仿真参数进行了分析.研究了常用制动、紧急制动和阶段制动工况下制动缸压力与Cv压力变化特性,并进行了试验台对比验证.分析结果表明:在常用、紧急制动时,Cv压力比制动缸压力响应快,最大延时不超过0.5s,稳定时两者压力相等;紧急制动时制动缸压力上升至定压的时间小于1.5s,常用制动时小于2.2s;阶段制动时制动缸压力与Cv压力跟随性较好.试验中制动稳定后Cv压力比制动缸压力高约15 kPa,由中继阀内部橡胶件阻尼作用引起,该误差不影响中断阀正常使用.     

重载列车制动特性的试验研究

为了减小重载列车因制动及缓解不同步而造成的纵向冲动,研究制动特性对纵向冲动的影响,根据线路试验实测数据分析了单编万吨列车在常用制动及缓解工况下的试验特性.结果表明:单编万吨列车减压50 kPa常用制动时制动波速为163 m/s,减压100 kPa常用制动时制动波速为202 m/s.列车在制动过程中,制动作用沿列车长度方向具有制动起始时间的不同时性和制动缸升压速度的不均匀性.单编万吨列车常用制动不论制动减压量多少,随着车辆序号的增大,勾贝伸出时间均变长,列车管减压量越大,则制动缸勾贝伸出越早,首尾车开始制动的时间差越小,即平均制动波速越高.缓解工况时各车位从列车管开始充气到制动缸开始排气存在一定的时间差,所以列车管开始充气一段时间后列车管缓解曲线才出现明显的尖峰,加速缓解风缸才开始发挥"局部增压"的作用.     

列尾装置对重载列车纵向力的影响

根据气体流动理论与多刚体动力学原理,建立了带有列尾装置的列车空气制动系统与列车纵向动力学联合仿真模型,计算了制动系统中空气流动瞬态数值解,获得制动系统特性,同步计算了列车纵向冲动。2万吨组合列车计算结果表明：全制动时安装列尾装置使最大车钩力降低54％,列车纵向冲动明显降低;列尾装置减压量越大,车钩力降低越明显,目前列尾装置减压量固定为50kPa,应根据线路经常使用的减压量确定更合理的值;列尾装置排气速度对车钩力影响较小;列尾装置滞后时间对车钩力影响微小;使用机车替代列尾装置,在大减压量制动时,车钩力将明显得到改善,减压量越小,机车与列尾装置作用效果越接近,当机车减压50kPa制动时,列尾装置与机车作用相同。