基于机器视觉技术的列车脱轨试验研究

提出一种基于机器视觉技术的列车脱轨运动检测方法。该方法采用高速摄像机记录脱轨防护器以及脱轨轮对运动情况,利用摄像机标定技术建立图像平面与三维空间的对应关系,完成对列车运动轨迹以及纵向运动参数的测量。该测量方法解决了破坏性试验中测试系统安装的难点,突破传统测试方法,所需设备较少,试验现场适应性强。     

桥梁横向刚度对列车走行安全性的影响

结合发生过脱轨事故的桥梁,定性分析了桥梁横向刚度对列车脱轨的影响。进一步运用列车脱轨能量随机分析理论,对比分析了老滦河桥上、下行线上的列车走行安全性,分析了增大钢板梁主梁中心距对提高桥梁抗脱轨能力的影响。分析结果表明,桥梁横向刚度不足是引起桥上列车脱轨的主要原因。最后提出,预防桥上列车脱轨的根本途径是使桥梁具备满足行车安全需要的桥梁横向刚度,即加固可能发生脱轨事故的既有线桥梁,或对拟建桥梁制定预防列车脱轨的桥梁横向刚度标准。     

铁路钢板梁桥上货物列车脱轨全过程仿真

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了桥上列车脱轨全过程的计算方法。根据此方法,对我国京山线老滦河桥及京广线黄河桥等2座钢板梁桥上的货物列车脱轨全过程进行计算,得出列车脱轨时的车-桥系统振动响应。研究结果表明:列车脱轨时,脱轨系数、轮重减载率及桥梁横向振幅都非常大,远远超过规范规定值;脱轨时间非常短,约在0.2 s以内。与有关文献研究结果一致。该方法对于桥上列车脱轨事故再现及预防具有一定现实意义。     

客运专线某钢管混凝土提篮拱桥列车走行性分析

针对武广客运专线胡家湾大桥,提出单箱三室箱形系梁的钢管混凝土拱桥空间振动分析模型,建立了高速列车-桥梁系统振动方程。运用列车脱轨能量随机分析理论,计算了胡家湾大桥上列车走行安全性。提出桥梁抗脱轨安全系数的计算式,并计算了该桥的抗脱轨安全系数。在列车不会脱轨的条件下,计算了该桥上列车走行舒适性。计算结果表明:ICE列车以不超过300 km/h车速通过该桥时,列车不会脱轨;桥梁抗脱轨安全系数很大,具有很高的抗脱轨安全度;在列车正常运行时,舒适性指标达到了良好以上等级。研究成果可为该桥设计提供理论依据。     

基于突变理论的列车脱轨机理研究

将突变理论应用到列车脱轨分析中,提出了一种全新的列车脱轨机理研究方法.通过综合考虑脱轨系数和冲角两个因素,建立了列车脱轨尖点突变模型.该模型适用于利用尖点突变分析脱轨发生的情况,通过突变模型的分叉集给出了列车脱轨的危险区域.应用Simpack软件建立车辆动力学模型,并施加轨道激励谱,研究了150,200和250 km/h共3种速度下脱轨系数和冲角特性,验证了应用突变理论研究列车脱轨的有效性.仿真计算表明:随着冲角的增大,危险区域变大,脱轨的危险性增大;减小冲角,可以减小危险区域,有利于防止列车脱轨.     

地铁列车脱轨防护装置方案

[目的]在自然灾害、车辆或轨道关键部件失效、外部冲击等不可预知的复杂状态下,地铁列车仍有可能会发生脱轨。因此,对列车被动脱轨防护装置方案的研究十分必要。[方法]建立地铁列车多体系统动力学非线性仿真模型,采用典型的车轮踏面外形和典型钢轨外形匹配,根据地铁列车运行的线路特点,提出地铁列车脱轨防护装置的三种方案,对其进行了低速运行条件下的脱轨工况仿真。针对仿真结果,综合考虑防二次爬轨脱轨的效果、安装部位的强度,以及脱轨后铁轨与脱轨防护装置发生碰撞而对车辆造成的损害,提出了在构架下端安装防脱轨横向止挡作为脱轨防护装置的方案。针对该地铁列车脱轨防护装置,进行了动力学仿真分析,并与无防护装置工况进行对比。[结果及结论]地铁列车脱轨防护装置具有明显的防脱轨效果,且具有一定的可行性。地铁列车脱轨防护装置动态包络线符合某地铁线路的限界要求,不会影响列车正常行驶,可以进行工程应用。     

列车脱轨原因初探

研究列车脱轨的评定指标，分析引起列车脱轨的多种因素，并阐述了列车脱轨的薄弱环节，提出了防止措施，为强化列车运行安全提供参考。     

直线货物列车脱轨过程计算

首先指出了国内外脱轨研究中存在的主要问题，提出列车脱轨能量随机分析方法，运用列车－轨道时变系统空间振动分析理论及此种能量随机分析方法，对直线货物列车脱轨过程进行了计算，计算结果与实际线路工况下货物列车脱轨试验结果吻合。     

列车脱轨自动报警装置

介绍了在长大隧道内或隧道群中列车脱轨自动报警装置的研究目的与作用原理，装置的组成及功能，装置的安装及列车脱轨自动报警的控制条件。装置能在列车发生脱轨轨后短时间内点亮红色旋转式警灯发出列车脱轨报警信号。     

桥上列车脱轨的力学机理、能量随机分析理论及其应用

总结了国内外现有桥上列车脱轨研究中的主要问题。基于物理概念，提出了桥上列车脱轨的力学机理，进一步提出了桥上列车脱轨能量随机分析理论，其主要内容包括：列车脱轨几何准则；能反映轮轨接触状态及相对位移的列车桥梁时变系统空间振动方程组的建立；此系统横向振动激振源的确定；此系统随机横向振动的计算方法；评判列车是否脱轨的能量增量准则。计算了6个桥上列车是否脱轨实例，计算结果均与实际符合，证明这个理论有一定正确性。     

高速列车运行安全性与桥梁防撞墙受力分析

根据列车脱轨能量随机分析理论,实现高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车脱轨全过程分析,计算高速列车抗脱轨安全系数。在不考虑列车纵向冲击,仅考虑列车脱轨摇摆力作用下,推导出高速铁路桥梁防撞墙受力计算公式。结果表明:高速列车在设计车速下的抗脱轨安全系数为2.0以上,脱轨摇摆力为630kN,防撞墙所受到的撞击力为33 002.4kN。鉴于高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车运行安全性完全有保障,且即使有意外情况发生,防撞墙亦无法防止列车脱轨后冲出桥面,因此,建议取消防撞墙。     

列车曲线脱轨原因分析及防范措施

本文对列车通过曲线时的轮轨作用力进行分析,根据力的平衡条件推导出列车曲线脱轨的临界条件和脱轨系数,并对影响脱轨系数的因素进行排查,提出了在机车车辆、货物装载、曲线养护和司机操作要领等方面防止列车曲线脱轨的措施及细化事故地点检查测量范围的建议,以减少脱轨事故的发生。     

车桥及车轨时变系统横向振动计算中的根本问题与列车脱轨能量随机分析理论

本文论述了车桥及车轨时变系统横向振动计算中存在的根本问题。介绍了作者解决这些问题的思想与方法，提出了列车脱轨能量了胡机分析理论。用此理论预报一货物列车脱轨实例，与实际发生的脱轨事故吻合，判另了另一脱轨试验列车不脱轨，计算了该试验列车最大拓动响应，与测试结果良好接近。     

地道桥上列车脱轨系数试验研究

运用试验的方法对列车通过地道桥时的脱轨系数进行了研究。根据实测的列车过桥时的轨道力，分别分析了客车与货车过桥时脱轨系数的变化规律，并统计出脱轨系数与车速关系的经验式，利用经验式对提速列车的脱轨系数进行了估计。     

预防列车脱轨措施及抗脱轨安全系数N的计算理论

基于列车脱轨能量随机分析理论,指出预防直线提速货物列车脱轨的根本措施在于一方面要提高列车轨道(或列车桥梁)系统脱轨抗力作功σc,另一方面要降低此系统的输入能量σp,并对此进行了理论分析.同时还提出了预防脱轨的轨道参数改善方法及改善轨道参数后此系统抗脱轨安全系数N的计算方法,以确保直线段提速货物列车的正常运行,不会脱轨.最后还提出了现场行车试验验证方法,以鉴别上述计算理论的可行性.     

列车脱轨分析理论与控制脱轨的桥梁横向刚度限值研究

针对我国既有线部分桥梁横向刚度不足引发列车脱轨的情况,进行列车脱轨机理、列车脱轨分析理论以及铁路桥梁横向刚度限值研究.主要研究内容和结论如下.     

地道桥上列车脱轨系数试验研究

运用试验的方法对列车通过地道桥时的脱轨系数进行了研究，根据实没蝗列车过桥时的轨道力，分别分析了客车与货车过桥时脱轨系数的变化规律，并统计出脱轨系数与车速关系的经验式，利用经验式对提速列车的脱轨系数进行了估计。     

铁路钢桥横向刚度限值分析

根据对发生过脱轨事故桥梁的分析,得出桥上列车脱轨的主要原因是桥梁横向刚度不足。多起桥上列车脱轨事故表明:现有铁路钢桥横向刚度限值不能预防列车脱轨,原因是现有桥梁横向刚度限值分析方法不能分析桥上列车走行安全性。基于列车脱轨能量随机分析理论,提出新的铁路桥梁横向刚度限值分析方法。具体步骤是:建立具有安全系数的预防脱轨条件,确定在设计车速下预防脱轨的桥梁横向刚度限值,代入此值检算桥上列车走行平稳性与舒适性。该方法确定的桥梁横向刚度限值既能保证列车平稳舒适运行,又可防止脱轨。运用此方法,制定的提速线32和40 m上承式钢板梁桥的横向刚度限值分别是主梁中心距为2.36和2.55m,提速线3×80连续钢桁梁桥的横向刚度限值是主桁中心距为6.61 m。     

列车脱轨研究最新进展

从脱轨原因、脱轨评判标准、脱轨试验及脱轨分析等4个方面对国内外脱轨研究进行了简要历史回顾.在此基础上,总结了近20年来国内外研究者在脱轨研究方面取得的进展.中南大学列车脱轨研究组在近10年的研究中,提出了一套全新的列车脱轨分析理论,取得了突破性进展及实质性的应用成果,对此进行了简单介绍.最后对脱轨研究需进一步进行的工作提出了作者们的一些观点.     

列车脱轨的力学机理与防止脱轨理论

论证了：1)现行脱轨系数Q/P及轮重减栽率△P/Po的限值不能防止脱轨的根本原因是在于它们不能控制列车实际的Q/P与△P/Po不超过规定限值;2)列车脱轨的力学机理是列车桥梁(轨道)时变系统的横向振动丧失稳定,只要此系统横向振动是稳定的．列车车轮就不会脱轨掉道。提出了判别此系统横向振动是否稳定(即列车是否脱轨)的此系统抗力作功增量与输入能量增量准则。深入论述了：1)国内外此系统振动计算理论在计算模型、激振源、随机分析3个方面存在根本问题;2)列车脱轨能量随机分析理论。列出了12例列车是否脱轨的计算结果,所有对应于有实践结果的算例,其计算结果都与实际情况相吻合．