5000t级重载列车制动试验研究

本文通过制动定试验台试验及研究。分析了ＧＫ阀占绝大多数的情况下，普遍开行５０００ｔ级重载列车制动方面的问题，讨论了长大列车初充气、再充气性能与机车供风量的关系，提出了在列车纵向动力学计算中制动缸缓解特性的公式；针对ＧＫ型三通阀在长大编组中缓解次序紊乱，首先提出用阶图分析列车缓解时间特性的方法，对缓解波速解释提出了一些新的概念。     

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.     

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...     

机车编组方式对列车再充气特性的影响

为量化机车编组方式对重载列车再充气特性的影响,结合神华铁路万吨重载列车纵向动力学试验结果,对万吨重载列车再充气特性进行分析,并利用基于气体流动理论的空气制动系统仿真方法,建立列车空气制动系统模型,通过试验对比验证仿真系统的准确性,对不同机车编组、多机车不同滞后时间和不同减压量的再充气过程进行仿真。计算结果表明:列车头部机车数目增加对首车再充气特性影响较小,2种编组列车的副风缸压强差值小于15kPa;单编列车充风时间是3辆机车编组充风时间的2.4倍;当机车集中于列车前部时,充风时间缩短量与机车数目增加量非正比关系,即3辆机车集中编组的充风时间不是单编列车充风时间的3/10;机车数目对于充风时间的影响完全取决于编组方式,分散编组减压50kPa的充风时间较集中编组节省37%~75%,机车集中编组减压110kPa的充风时间是分散编组的1.5~3.5倍,分散编组常用全制动的充风时间为机车集中编组的30%~63%;从控机车滞后时间对充风时间影响较小,充风时间增长量与滞后时间相近;得到4种机车编组方式不同减压量的充风时间的二次拟合函数,随着减压量的增加,4种机车编组的充风时间增长缓慢。     

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。     

机车风源系统设计方法研究

分析了我国现有干线货运机车风源系统现状,指出现有设计方法的局限性.提出了使用仿真手段确定机车风源系统的方法,给出了60辆及120辆编组列车初充气和制动后再充气的仿真结果并与试验结果对比,两者吻合较好.用仿真方法优化了空气压缩机排气量,结果表明在现有基础上减小压缩机排气量压缩机工作率明显提高,对列车缓解波速及再充气时间没有影响,初充气时间稍有延长.计算机仿真方法为机车风源系统的优化设计提供了方便、有效的手段.     

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。     

基于UM的重载列车纵向冲动仿真分析

本文以两万吨的重载列车为研究对象,通过UM建立两万吨重载组合列车的三维模型及列车的运行线路模型;然后在UM simulation中对重载列车进行条件约束,仿真分析得到两种不同编组的两万吨列车的纵向车钩力,与大秦线的两万吨重载列车的试验值基本相近;最后基于UM软件对两万吨重载列车在不同编组、不同长大坡道、不同制动波速的状况下分析,分析结果表明:"1+2+1"编组方式更适合于两万吨重载列车,且列车在下坡度运行时,下坡度越小,纵向冲动就越小;列车在上坡度运行时,上坡度越大,拉钩力越大,纵向冲动随之增大,列车上坡的坡度最大值为8%;另外,列车的制动波速越大,列车的纵向冲动就越小.     

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.     

列车编组对桥梁振动和乘坐舒适性的影响

利用三角级数法模拟了轨道的不平顺，采用列车编组和桥梁组合的模型，建立了车桥耦合振动方程。对不同列车编组作用下桥梁的竖向振动和车体加速度进行了研究，结果发现列车编组对桥梁的振动和乘坐舒适性影响很大。通过改善列车编组的方法可以提高车桥耦合振动中车辆的动态性能。     

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。     

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.     

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。      

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在安全苛求的现代列车控制系统中,列车的实时定位是一个十分重要的环节. 传统的基于里程计的列车定位方法只能提供列车行驶的里程信息,在具有多条平行股道的铁路车站,传统的列车定位方法无法解决轨道占用识别的问题. 本文根据列车在铁路线路上运行的特点,提出了基于道岔曲线信息的列车定位方法,该方法利用GPS及惯性传感器辅助提取列车在道岔处的速度、加速度、角速度等运行特征,得到列车在道岔处的转弯半径、曲率变化及运行方向,并通过与车载地图数据库进行比较,实现准确的轨道占用识别及列车定位. 文中给出了采用传感器获取运行特征的方法以及实现道岔信息匹配的流程. 现场测试结果表明,在当前试验条件下,该方法已具备较强的轨道占用识别能力,能够在一定程度上提高列车定位的性能.     

混合动力列车电源系统控制策略

为了实现混合动力列车的计算仿真,建立混合电源系统模型,并提出一种混合电源系统控制策略.在此基础上,通过对混合电源系统与列车纵向动力学系统的耦合分析,给出了基于该电源系统控制策略的列车运行目标速度曲线计算算法.利用MATLAB/Simulink对系统建模,对列车在某线路上的运行过程进行了仿真.仿真结果表明,系统控制策略能够满足列车的运行性能,列车自动控制(ATC)系统能够精确的控制列车跟踪计算的目标速度曲线运行,混合电源回收了41%的再生制动能量, 控制策略和目标速度曲线计算算法达到了设计目标.      

两万吨列车纵向动力学性能预测

开发了基于空气制动系统仿真的列车纵向动力学仿真程序．通过单车撞击试验获得缓冲器本构关系,通过仿真获得1＋2＋1编组两万吨列车制动特性．计算了两万吨列车车钩力分布特性,在受力特点上看,1＋2＋1编组列车在制动时可以看作中间分界的两段列车,每段列车前部受压,后部受拉．最大车钩力发生在列车的约1／8处,最大拉钩力发生在列车的约7／8处．后部机车滞后于前部机车制动,将使受压车辆数目增多,最大压钩力增加、发生位置后移,最大拉钩力变化不大．车钩间隙越大,车钩力越大．初速度越高,车钩力越小．     

基于超声技术轮轨接触状态监测的数值模拟

为了实时监测列车行车状态,保障其安全运行,提出利用超声技术监测轮轨接触状态的方法.引入W-M分形函数对粗糙的轮轨表面进行数学描述,运用多物理场耦合软件构建了超声技术监测轮轨接触状态的有限元模型.利用该模型,用本文提出的方法对界面粗糙度、介质层种类及厚度等因素进行了模拟,获得了相应条件下轮轨接触界面的反射声压.算例仿真结果表明:通过监测轮轨接触界面超声反射波的声压变化来判定轮轨接触状态的方法是有效可行的;当超声波频率为14 MHz时,轮轨表面粗糙度的区分度最好;当超声频率大于14 MHz时,对第三介质层厚度有较好的区分度;当超声波频率恒定且第三介质层厚度足够大时,超声反射声压级趋于恒定值102 dB.      

从控机车滞后时间对3万t列车纵向力的影响

使用列车空气制动仿真方法获得空气制动系统特性,通过列车动力学仿真方法分析了3万t列车在多机车不同步条件下紧急制动和常用制动时车钩力,提出了大秦线3万t重载组合列车的可行性编组.分析了从控机车在各种滞后时间情况下,列车常用和紧急制动的最大车钩力的变化特点.研究结果表明:平道常用全制动工况下,从控二机车滞后时间比从控一机车...     

考虑动车接续的高速铁路列车运行线效率评价

将高速铁路动车组接续与列车运行图协同考虑,分析包含动车组折返时间在内的列车运行线占用运输资源及反馈技术指标,给出各子指标的计算方法.以反馈技术指标与占用运输资源的赋权比定义列车运行线效率,考虑列车运行图编制的NP-hard 属性,基于DEA方法构建列车运行线效率求解模型.以海南东环线列车运行图为例进行验证,并分析所构建指标的特性.算例中一站直达列车运行线效率非最高,而部分停站时间有效性高的列车运行线效率为全图最高,说明考虑动车折返时间后,运行线相对效率发生了一定变化.直达列车应考虑动车组周转时间合理开行,合理的停站有利于列车运行线效率的提高.