机车车辆动力学研究及发展

机车车辆动力学在最近10年得到迅速发展,考虑车辆—轨道耦合作用的耦合模型得到广泛应用。随着大跨距跨江铁路桥的建设,车和桥的耦合振动会引起接触网的振动,进而影响弓网的耦合振动。因此十分有必要开展接触网—受电弓—机车车辆—线路—桥梁耦合大系统动力学的研究。进行机车车辆动力学性能优化,必须首先确定机车车辆动力学三要素的优先关系,即运行的稳定性—安全性—平稳性,建立以列车为研究对象的模型,同时在模型中考虑机车车辆结构弹性和频变特征悬挂参数以及气流扰动的影响,进而进行灵敏度分析和参数优化。给出考虑频变特性的钢弹簧等效计算方法以及基于循环变量的列车系统动力学建模和计算方法,并验证了计算方法的有效性。     

高速铁路线路平纵断面设计的动力学评估方法

高速铁路线路平纵断面参数对高速行车安全性与舒适性有较大的影响,从动力学角度对线路平纵断面参数设计合理性进行校核是必要的。为了对高速铁路线路平纵断面设计安全性与舒适性进行评估,本文基于机车车辆与线路最佳匹配设计原理,采用车辆-轨道耦合动力学仿真技术,提出了一套切实可行的评估方法。作为工程应用实例,结合京沪高速铁路工程实际,对京沪高速铁路线路平纵断面进行了全面的行车安全性与乘车舒适性分析评估。     

车辆--轨道耦合动力学仿真软件TTISIM及其试验验证

TTISIM仿真软件采用现代车辆—轨道耦合动力学理论,全面考虑轨道结构参振影响及动态轮轨空间接触几何关系。结合近年来国内有关提速、脱轨、新型机车车辆动力学现场试验,对TTISIM软件进行了系统的分析验证。结果表明,用该仿真软件计算的结果与试验测量结果吻合良好,说明该仿真软件可以用来分析研究各种铁道机车车辆在不同状态线路上运行时的动力学性能。     

客运专线曲线线路车线耦合系统动力学性能与无砟轨道结构振动响应的仿真研究

依据系统工程理论的思想,对客运专线曲线线路车线耦合系统的动力学性能和无砟轨道结构车辆线路耦合系统振动响应问题进行分析和仿真研究,主要研究内容如下。(1)基于车辆—轨道耦合动力学理论和有限元理论,系统分析车线耦合系统中各部分的运动状态,分别建立机车车辆、普通曲线线     

120km/h交流传动货运电力机车动力学性能仿真分析及评估

运用机车车辆—轨道耦合动力学理论及其动力学仿真软件TTISIM ,仿真计算了 12 0km/h交流传动货运电力机车在弹性轨道结构上的整车动力学性能 ,并根据铁道机车车辆动力学性能评定标准和规范对该机车动力学性能作了全面、综合评估。研究结果表明该机车非线性临界速度较高 ,具有较大的稳定性裕度 ;动态曲线通过时的安全性指标能够满足安全行车要求 ;在直线轨道上运行时车体平稳性指标属于优良等级 ;以 5 0km/h侧向通过 12号固定辙叉道岔时的安全性指标均在合格限值范围之内     

“天梭”号电力机车参数优化及动力性能仿真分析

基于机车车辆-轨道耦合动力学理论,运用经多次实车线路试验验证的动力学仿真软件系统TTISIM,研究了部分悬挂和结构参数对“天梭”号交流传动电力机车运动稳定性的影响,仿真计算了该机车在弹性结构轨道上的整车动力性能,并根据铁道机车车辆动力性能评定标准和规范对该机车动力性能作了全面、综合评估。研究结果表明：合理选择动力学参数有利于提高机车运动稳定性;机车参数改进后能满足200km／h高速运营的需要,所有动力性能指标均具有不同程度的安全裕度。     

高速列车与桥上板式轨道动力学仿真分析

运用轮轨关系,建立高速列车—板式轨道—桥梁系统空间耦合动力学模型。运用列车—线路—桥梁动力学仿真通用软件TTBSIM,分析高速列车以不同速度通过桥梁时,机车车辆、板式轨道及桥梁的动力特性。结果表明,桥上板式轨道能够保证行车的安全性、舒适性和桥梁结构的安全性。     

高速铁路列车-线路-桥梁耦合振动及列车走行性研究

高速铁路上桥梁结构的大量应用使得有必要综合考虑列车-线路-桥梁间的共同作用,形成包括机车车辆系统、轨道系统和桥梁结构的一个总体大系统,并将轮轨相互作用作为连接机车车辆系统和线路-桥梁系统的"纽带",进行车-线-桥耦合动力学的研究.     

轨道刚度对列车走行性能的影响

列车运行品质不仅取决于机车车辆本身的动力学性能，而且还受到来自轨道方面因素（如轨道弹性、轨面几何不平顺等）的影响。本文从车辆／轨道相互作用整体系统的角度，动用车辆－轨道耦合动力学理论，首次研究了轨道结构各部件刚度对列车走行性能的影响规律。结果表明：轨道刚度对机车车辆走行部的振动行为有较大影响，但对车体平稳性的影响不明显。     

提速列车与曲线轨道的横向相互动力作用研究

基于机车车辆—轨道耦合动力学理论,仿真计算典型的提速机车车辆通过不同曲线轨道时的轮轨动态横向相互作用性能指标,包括提速客货列车通过山区铁路小半径曲线强化轨道、160 km.h-1提速客运列车及120 km.h-1提速货运列车通过不同半径曲线轨道。根据现行动力学性能评定规范,对轮轨相互作用性能指标进行了综合评估分析。理论分析结果表明:提速后列车通过曲线轨道时轮轨横向动态相互作用加剧,动力性能指标的最大峰值均出现在圆曲线上,并且客运机车车辆的曲线通过性能接近,货车车辆的曲线通过性能要优于货运机车的性能。为了确保列车提速后的行车安全性,山区铁路的小半径曲线轨道须采取加强措施,提速客运列车以160 km.h-1和提速货运列车以120 km.h-1速度运行时的最小曲线半径分别取1 400 m和1 000 m。     

高速铁路槽形连续梁车-轨-桥相互作用动力分析

济青高速铁路(40+70+70+40) m槽形连续梁是国内外跨度最大的高速铁路双线预应力槽形连续梁。为分析其列车通过时的动力性能,建立列车-轨道-槽形连续梁动力相互作用模型,编制铁路列车-轨道-桥梁耦合动力仿真软件RTTB,利用现场实测数据验证仿真软件的工程可用性,对动车组与货车过桥时系统的动力响应进行数值计算和评估。结果表明:CRH2动车组、CRH3动车组、C64货车在设计速度范围内以单列或者双列的形式通过桥梁时,车辆的安全性指标均合格,平稳性指标为优秀,桥梁的各项动力响应指标均满足规范要求,槽形连续梁结构设计合理,满足设计要求。     

高速铁路轨道结构理论研究进展

轨道结构安全服役的关键理论研究是确保我国大规模高速铁路路网高效运营的重大基础性工作,本文针对我国高速铁路轨道结构安全服役问题进行了综合论述,提出以高速道岔、无砟轨道、无缝线路三大关键轨道结构为研究对象,围绕环境因素与列车动荷载耦合、重复作用下工程结构与材料动态性能演化、高速铁路轨道结构损伤及累积变形、高速车辆系统与固定轨道结构的动态相互作用演变机制等关键问题,开展其动态性能演变及服役安全理论和工程技术方面的研究,以期为我国高速铁路轨道结构服役安全与高效维护提供基础理论和关键技术支撑。     

面向虚拟样机的车辆转向架设计自动化及属性获取

样机数字化模型和性能虚拟试验是铁路机车车辆虚拟样机工程的核心。围绕铁路机车车辆虚拟样机的产品模型,在开放式的CAD平台上,采用模块化和组件的技术思想,以机车车辆关键部件转向架为对象,研究机车车辆产品三维参数化设计的自动化方法。由模型数据基于Parasolid的数据交换,将模型无缝转到CAX-A的CAD系统,并获取零部件的属性数据。在CAD设计软件SolidWorks系统中,用户通过客户应用程序对组件对象模型及其属性进行操作;在自己开发的应用软件中实现诸如选择、创建实体、零件调入等功能。运用这些功能,可以方便地操纵CAD软件内部的几何实体,进行参数控制,从而实现零件和装配的自动化设计。     

大兴国际机场线列车运行安全性及平稳性分析

北京大兴国际机场线的设计速度高达160 km/h,采用CRH6型市域列车,相较于传统的地铁线路,对轨道结构的力学稳定性要求更高。介绍了新机场线轨道设计方案及特点,认为应通过轨道结构动力学、车体动力学及行车安全性三大类指标对列车运行的安全性及平稳性进行预测;提出了相关车辆和轨道结构动力学参数的选取原则及具体限值要求,并通过建立车辆、轨道及下部基础的动力学耦合有限元模型,分别计算桥梁和隧道及路基地段(列车速度在120~180 km/h情况下)钢轨与道床的纵横向加速度、位移,轮轨力、车辆的水平及垂向加速度,以及脱轨系数、轮重减载率等数据。研究表明,采用了特殊设计后,轨道结构各动力学指标均位于安全限值之内且安全余量较大。     

石济客运专线预应力混凝土槽形梁设计研究

在铁路车站附近,为了减少两端线路路堤高度,降低工程投资,同时能够满足跨越的立交道路及河流防洪要求,可以采用建筑结构较低的下承式桥槽形梁结构形式。以新建石家庄至济南铁路客运专线工程跨越禹王路的工点槽形梁结构为背景,通过有限元软件进行结构分析计算和设计优化,介绍双线铁路槽形梁结构的设计研究分析以及对槽形梁的空间结构计算、空间动力特性及车线桥耦合动力分析,综合考虑槽形梁弯剪扭综合效应以及箱形边主梁截面的空间变形。目前槽形连续梁在高速铁路工程中的应用均较少,缺乏具体的经验和理论公式,解决此技术难题为类似桥梁设计工作提供重要参考。     

铁路四电工程设计信息模型分类与编码研究

BIM技术在铁路工程中逐渐应用,需要铁路工程设计信息模型分类与编码标准的支撑。通过研究国内外信息分类与编码,结合铁路四电工程特点,提出铁路四电工程设计信息模型分类与编码的基本理论与体系,以满足BIM技术及铁路工程全生命周期项目管理的需求,为BIM技术在铁路四电工程的应用奠定基础。     

高速铁路路基结构时变系统耦合动力分析

在车辆的走行过程中,上部与下部是相互作用和影响的,因此,轨道交通问题实际上就是线路上下部结构和车辆系统的体系匹配问题。本文针对列车走行的实际情况,将轨道-路基作为参振子结构纳入车辆计算模型,建立了包含车辆、钢轨、轨枕、道床和路基作为一体的二系垂向耦合动力分析模型。作为模型的验证,结合京秦线提速改造工程进行了列车-路基动力仿真计算,得出在不同行车速度条件下,机车车辆通过路基段加固前后状态下的车体加速度、动轮载、轮重减载率及道床和路基主要动力性能指标,并与实车试验进行对比。试验测试结果验证了理论模型和分析方法的有效性,为高速铁路路基的动力特性分析和设计提供一些参考。     

秦沈客运专线桥梁综述及高速铁路桥梁建设的思考

秦沈客运专线是我国已建成的第一条时速 2 0 0km的客运专线 ,并于 2 0 0 3年 10月投入正式运营。其桥梁结构采用了许多新的结构形式 ,如大规模采用有碴桥面箱形简支梁 ,有针对性地采用钢混结合连续梁 ,部分地段采用无碴轨道预应力混凝土梁 ,这些结构形式的桥梁较以往普通铁路桥梁的纵横向刚度有较大的提高 ,注重了桥梁的耐久性和少维修。在架设方法上 ,也突破了以往的先铺轨后架梁的施工方法 ,大吨位的架桥机、造桥机成功地应用于 2 0～ 3 2m单、双线箱梁的架设。对高速铁路的桥梁结构设计、施工有针对性地提出了相关的建议 ,并对今后我国高速铁路和客运专线桥梁建设技术进行了展望     

基于BIM技术的铁路客车车辆段设计研究

近年来,随着BIM技术在铁路行业的逐步普及,铁路工程的信息化程度要求也越来越高。在车辆段建设过程中,传统的二维图纸设计无法实现工程项目设计、施工、运用的信息共享,也不能满足设计阶段多专业的协调需求。如何利用BIM技术实现设计信息的无损传递,提高车辆段设计水平和信息化水平是业内亟待解决的问题。为解决上述问题,依托西安站改客车段项目,对车辆段BIM设计软件解决方案和实施流程进行探索,验证车辆段BIM设计流程,完成车辆段BIM模型的建立并对其进行碰撞检查、排烟分析、日照模拟、工筹策划等应用拓展,结合BIM实践经验,优化提高铁路车辆段的设计手段。     

铁路牵引变电所防火设计标准对比分析

火灾与人身安全和财产损失息息相关,为完善铁路工程牵引变电所防火设计,提高设计质量。根据牵引变电所采用的防火设计标准,结合目前铁路工程建设、验收阶段出现的问题,分别从消防车道、防火间距、建(构)筑物火灾危险性分类、火灾自动报警、消防疏散照明等方面进行对比分析。建议完善铁路行业牵引变电所的设计技术标准体系,修编现行铁路工程防火设计标准,规避标准间要求不一致带来的误解,引导工程设计人员正确执行防火设计标准。