高速转向架车轮强度分析

车轮是铁路列车重要的承载部件,工作的可靠性与列车的安全性密切相关。列车运行过程中轮轨间的动作用力、各种复杂的载荷、轮对安装的过盈配合、高速旋转时的离心力等都对车轮的应力分布有很大的影响。本文以高速动车组车轮为例,依据UIC510-5标准,应用有限元方法分别对直线、曲线、道岔运行3种工况进行车轮强度分析。     

提速道岔常见病害的分析及整治

为适应现代铁路运输的需要,提高道岔作业质量是保障列车运行速度、行车安全和旅客舒适的主要任务。制约列车运行速度和影响行车安全的主要因素是道岔作业质量及其结构状态是否良好。为了提高道岔作业质量,保证列车运行速度和行车安全,就如何提高道岔保养质量、保证列车平稳行车、减轻列车过岔时产生的晃车,针对一些病害进行分析并提出整治措施。     

基于地面无联锁及区域控制器的新一代CBTC系统方案

目前信号系统主要由联锁和区域控制器采用集中管理的方式分配道岔、路径、闭塞资源,实现列车运行控制。研究提出由列车自主管理线路资源的列车运行控制方案,无需地面联锁和区域控制器,将联锁对道岔、路径的集中控制转为列车分散控制,将区域控制器集中计算移动授权的方式变为列车分散自主计算的方式,实现了完全以车载计算为核心的CBTC(基于通信的列车自动控制)系统。针对现有系统取消地面设备和取消进路的安全行车等难点问题进行了分析,并给出了初步的解决方案。提出的新系统方案结构简单,设备少,其建设、维护具有明显优势,是未来信号系统发展的方向。     

时速250km级18号道岔设计理论与试验研究

为确保客运专线建设成功,铁道部组织进行了客运专线道岔的自主研发。本文以系统集成设计方法,建立了250km/h客运专线道岔动力强度、无缝道岔设计理论、转换计算理论、轨道刚度设计理论等设计理论体系,优化了道岔平面线型,研发了新型扣件系统及心轨一动处工电结构,实现了岔区轨道刚度的合理设置与均匀化。对所研制的250km/h客运专线有砟轨道18号道岔在胶济线进行试铺和动测试验,CRH动车组、提速客车及货车直、侧向过岔时的动力测试结果表明,该道岔具有较高的安全性和列车运行平稳性,证明了客运专线道岔设计理论体系的科学性及道岔结构设计的合理性。     

钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动力试验及车桥耦合振动分析

对跨径140 m的铁路钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥进行全桥动力试验。采用脉动法测试其自振特性;动载试验中试验列车分别以不同速度匀速通过桥面及以一定速度在指定位置处制动,测试各工况下桥跨结构的应变、位移、加速度的时程响应,并将实桥测试结果与该桥的车桥耦合振动计算结果作比较分析。结果表明:该桥具有良好的竖向和横向刚度及结构强度,整体动力性能良好,而通过列车对桥跨结构有一定的冲击作用;实测动力响应及其动力系数结果与理论计算结果相符较好,两者随着列车运行速度的增大而呈现相同的规律性;列车运行具有较好的安全性与舒适度;该类型桥梁适用于大跨度铁路桥梁。     

列车自动监控仿真系统中列车运行模拟的设计与实现

将牵引计算、牵引控制策略应用到列车运行模拟中,着重从闭塞分区、道岔、临时限速3个方面完善行车模拟。以目前普遍采用的混合控制策略为基础,针对不同行车环境设计相应的列车工况切换策略,再依据牵引计算公式,利用迭代算法获得列车运行数据。最后,利用VC++软件平台实现了列车运行模拟功能。     

跨座式关节型道岔梁静力分析及制造工艺性研究

应用ANSYS软件建立跨座式关节型道岔梁有限元分析模型,通过道岔梁在单轨电动车组经过时的载荷工况分析,计算道岔梁的应力和应变。计算结果表明,道岔梁在机械性能指标方面符合要求,为跨座式单轨列车调试试验和道岔结构的改进提供了理论依据。同时,对其制造工艺性进行较为实际、深入的研究。     

高速铁路站场正线与到发线间线路优化研究

研究目的:高速铁路站场线路股道众多,既要保证部分列车能高速平稳通过,又要满足部分列车到发、折返等作业需求,受列车运行速度有所降低及车站总体布局的影响,到发线上曲线半径一般远小于正线曲线半径,正线与岔后到发线曲线间连接线路参数选取直接影响列车的安全平稳运行。在综合考虑高速铁路站场内列车在站场正线与到发线间运行工况的基础上,本文通过建立高速铁路站场内道岔区动力学分析模型,计算分析道岔与岔后到发线曲线间夹直线及缓和曲线长度对列车运行安全性及平稳性的影响,拟对高速铁路站场内正线与到发线间连接线路参数进行优化。研究结论:在既有相关研究的基础上,根据岔后曲线半径与超高及缓和曲线长度的匹配关系,赋予计算模型所需的线路参数,运用车线动力分析方法,对高速铁路站场正线与到发线间连接线路参数进行优化研究,结果表明:(1)从保证列车运行平稳性角度,建议高速铁路站场内正线与岔后到发线曲线间设置至少9 m长的夹直线,当高速铁路站场用地受限时,夹直线长度可适当减小甚至可以不设夹直线,对列车运行安全性影响不大;(2)当缓和曲线长度达到一定值后,增加缓和曲线长度对缓和列车在曲线上的振动意义不大;(3)在站场规模一定时,本研究结果可为合理选取正线与到发线间线路参数及统筹分配站场内不同区域的空间提供指导。     

地铁列车在车辆段侧向过岔的安全性分析

研究目的:道岔是轨道线路的薄弱环节,是影响列车安全平稳通过的关键因素。道岔最主要的特征就是其横截面外形随长度方向的变化而变化,使得线路存在较大的横向不平顺和垂向不平顺。本文通过多体动力学软件UM建立地铁A型车-道岔耦合动力学模型,以7号右开道岔为例,建立地铁A型车辆模型和道岔变截面轨道模型,对侧向通过道岔动力学性能进行分析,并运用我国现行车辆运行安全性评定标准进行分析评估。研究结论:(1)当地铁A型车辆以50 km/h及以下速度侧向通过7号道岔时,所有行车安全性指标均满足相应的安全标准,可以保证列车运行安全,但轮对横向位移较大,车辆有横向晃车的趋势;(2)车辆速度越大,轮轨横向力最大值也越大;(3)该研究成果可用于铁路、地铁车辆段列车过岔安全性评估,具有一定的工程实用意义。     

基于大涡模拟的高速列车横风运行安全性研究

结合高速列车空气动力学和多体系统动力学,研究横风对高速列车运行安全性的影响.首先采用大涡模拟计算方法,研究了不同横风风速下高速列车非定常气动载荷的时域及频域特性,列车周围流场结构及相应的非定常流场特性.然后建立高速列车多体系统动力学模型,将得到的气动力作为外加载荷作用于列车上,研究了不同横风风速下定常气动力和非定常气动力对直线上高速列车运行安全性的影响特性,计算结果表明,与定常气动力相比,作用于车身上的非定常气动力使列车的振动加剧.最后参照高速列车的安全运行标准,对高速列车的安全运行进行分析,为横风下高速列车的安全运行提供参考.     

不足位移对高速道岔动力特性的影响

为揭示道岔不足位移对高速行车的影响,根据高速道岔、列车的结构特点、力学特性和相互作用关系,建立车辆-道岔耦合动力学模型,并以高速列车直向350km/h、侧向80km/h通过350km/h客运专线18号无砟道岔为例,分析不同不足位移情形下车辆和道岔的动力学特性。结果表明:尖轨、心轨不足位移对列车动轮载、钢轨动应力影响较小,对轮缘力、车体横向加速度、轮重减载率、脱轨系数影响较大;不足位移会严重影响高速列车直、侧向过岔的舒适性及安全性,影响高速道岔正常工作状态;牵引转换设计时,应严格控制道岔尖轨、心轨不足位移。     

轨道交通桥上无缝道岔群的受力分析

对典型案例的桥上咽喉区无缝道岔群的温度力、道岔部件相对位移和传力件的剪力进行了计算,并与普通桥上无缝线路的温度力进行了对比分析。计算结果表明:桥上无缝道岔较一般区间桥上无缝线路钢轨附加力明显增大,桥上无缝道岔设计应同时兼顾道岔与桥梁孔跨布置;典型案例中的道岔尖轨、心轨位移及限位装置的结构强度均可满足其限值要求。     

地震作用对有砟轨道桥上无缝道岔纵向受力与变形影响分析

桥上无缝道岔是在高速铁路、艰险山区铁路上铺设跨区间无缝线路不可避免的技术难题,同时跨越震区时,道岔结构自身处于双层薄弱环节之中。根据地震作用下有砟轨道桥上无缝道岔梁轨相互作用原理,建立地震作用下岔-桥-墩动力非线性有限元模型,分析地震波频谱特性、地震动加速度峰值、岔区阻力、梁体温差等因素下的有砟轨道桥上无缝道岔地震作用响应规律。研究结果表明:无缝道岔约束作用较大提高了桥梁结构的低阶自振频率,而且改变了其振动形态;地震波频谱特性和加速度峰值大小对桥上无缝道岔响应影响显著,地震荷载波频越靠近结构主频,加速度峰值越大,桥上无缝道岔受力和变形越大;在钢轨温变较高,又同时考虑地震荷载效应时,钢轨强度和线路稳定性均得不到保障,建议对跨越震区的桥上无缝道岔设计时检算地震荷载与钢轨、梁体温变共同作用时的钢轨纵向力以及道岔联结件受力、关键位置相对位移等。     

机车前置式空调机组结构有限元分析

针对国外某机车前置式空调机组结构,采用ANSYS软件进行有限元建模,依据国外规范,对空调机组结构在冲击载荷作用下的应力进行了计算与评价,并对空调机组结构在预期寿命下的疲劳强度进行了分析,结果表明所设计的空调机组结构满足规范要求,设计合理.最后用ANSYS软件中的模态分析模块分析了空调机组结构的动态特性,计算了空调机组结...     

30t轴重重载道岔合金钢组合辙叉应力分析

基于有限元法建立弹性基底约束条件下30 t轴重重载道岔合金钢组合辙叉结构的轮轨接触耦合计算模型,对重载铁路道岔中典型的12号和18号合金钢组合辙叉,分别取3个特征位置进行钢轨应力和轮轨接触应力计算分析。结果表明:模型中辙叉受力与实际情况一致;2种辙叉计算结果一致;翼轨、心轨上的应力最大值分别发生在咽喉区、心轨顶宽20 mm处;考虑到顶宽20 mm处心轨的钢轨应力超出合金钢强度极限,建议对该处进行适当加强,并调整翼轨与心轨相对位置以减小心轨承载比例;由于心轨顶宽不足,轮轨接触面积过小导致顶宽20 mm处心轨承担过大的接触应力。     

隧道内新型活动承轨台框架板式无砟轨道力学检算

线下基础上拱是隧道内无砟轨道线路常见病害之一,基础变形过大会破坏无砟轨道结构整体性,危害列车安全平稳运行。为快速适应隧道内轨下基础形变,结合弹性支承块式无砟轨道与框架板式无砟轨道优点,提出具有立体式调节系统的新型活动承轨台框架板式无砟轨道。基于有限元法分析不同结构参数对轨道结构力学的影响,验证大调整量下CA砂浆灌浆袋、承轨台高度的安全性能,根据计算结果,建议橡胶套靴下部刚度取450 kN/mm,CA砂浆弹性模量取250~300 MPa。通过动力学计算验证160、200、250 km/h速度下列车运行安全平稳性,表明列车横垂向振动加速度、轮轨横向力、轮重减载率、脱轨系数标均低于规范限值。研究成果对隧道内大调整量无砟轨道改良提供新参考方向。     

轨道交通桥梁预制盖梁结构力学行为研究

通过运用有限元程序ANSYS、MIDAS和规范理论算法,研究轨道交通桥梁预制盖梁的结构力学行为,在施工和运营两种荷载工况下,对接口连接构造的力学行为和计算建模方法进行较为详尽的论述,以及对不同边界条件下的计算结果进行对比分析。从接口部位的环形焊缝应力、钢板与混凝土连接的钢筋应力和接口部位的混凝土应力分析结果可知,该接口构造的连接方案具有一定的可靠性和安全性,同时该研究过程和理论分析成果为其他工程的设计分析工作具有一定的借鉴作用。     

中低速磁浮道岔关键零件寿命及工艺研究

为了研究中低速磁浮道岔设计的可靠性、耐久性,结合唐山中低速磁浮道岔测试和北京S1线道岔设计,详细描述受结构空间限制被设计的比较单薄和在行车中用来固定道岔,保证通车安全的重要零部件的结构寿命计算方法。用试验结果或装配体的有限元仿真分析结果,作为道岔轨道部件疲劳寿命计算的应力幅值,提高了设计结果的可靠性。列表给出工艺对有效应力集中系数kσ、表面系数β、尺寸系数ε的影响,并通过系数调整达到提高零件设计寿命的方法。     

地铁9号曲尖轨道岔区建筑限界加宽量计算

限界计算是地铁工程设计过程中较为繁琐的一项工作,直接关系到车辆运行安全。针对天津地铁6号线工程中应用9号曲尖轨道岔的情况,综合考虑车辆在道岔侧股运行时的几何偏移量、欠超高引起的动态偏移量、曲线轨道参数及车辆参数变化引起的车体横向位移量,计算并拟合B型车道岔区建筑限界加宽量图,为道岔区土建、结构设计提供理论依据。计算结果表明:B型车道岔外侧建筑限界加宽始于岔心前端25.75m处,最大加宽量为166 mm;道岔内侧加宽始于岔心前端22.55 m处,最大加宽量为429 mm。     

轨道交通曲线道岔加宽量及建筑限界设计

轨道交通中道岔的技术性能及岔区的建筑限界设计直接影响运营组织效率和车辆运行安全,针对重庆市轨道交通6号线工程中应用曲线道岔的情况,依据曲线道岔参数及布置形式,利用图解法模拟车辆过岔过程,并进行加宽量计算,拟合出道岔区建筑限界的加宽量图,讨论曲线道岔区建筑限界加宽量的影响因素及计算方法,为岔区土建、结构设计提供理论依据。