重载列车轮轨动力作用分析

本文运用有限元法，建立了重载列车轮轨动力作用分析模型，该模型考虑了钢轨初始不平顺引起的轨道结构竖向振动及由牵引力和制动力引力的轨道结构纵向振动。在模拟列车制动力作用时，文章考虑了列车初始制度速度，制动距离及闸瓦制动波速对轨道结构的影响，运用这一模型，作者对京沪线５０００ｔ重载列车对轨道结构的影响，特别是牵引力和制动力对纵向力的影响进行了模拟，取得了满意的结果。     

重载组合列车纵向动力学及安全性问题研究

简要梳理我国重载组合列车纵向动力学综合试验和数值仿真研究方法；分析列车管减压量、缓解速度、线路坡度、电制力、列车编组方式、Locotrol同步作用时间等因素对列车纵向动力学的影响规律和作用机理；研究中部从控机车及其钩缓装置受压稳定性、电制侧向过岔安全性等安全问题的产生原因、作用机理和影响因素；提出重载组合列车安全技术提升策略，以提高我国重载列车运行安全性。     

重载组合列车纵向力劣化分析与运行安全研究

我国的大秦铁路重载组合列车采用Locotrol同步控制系统,可使列车头部主控机车与中部从控机车间保持同步操纵。但是在列车缓解过程中,由于全列只有2个机车作为风源对列车管充风,列车前后部制动同步性差,纵向冲动明显,特别是位于列车中部断面的机车将不可避免地受到大纵向力作用的冲击,严重影响重载列车的运行安全。为探究大秦线中部从控机车循环制动中的纵向力演变规律,进行列车在等效坡度、制动初速、缓解初速、制动-缓解初速差和电制力等各种制动调速过程中不同工况下的一系列试验,对大秦线2万t重载组合列车的中部机车纵向力进行了全面系统的分析。针对重载列车运行安全性问题,提出了2种改善途径,一是提高钩缓装置的受压稳定性,二是通过优化操纵降低列车纵向冲动。此外,根据重载组合列车纵向动力学仿真模型的计算结果,对大秦线2万t重载组合列车在关键区段的实际运行操纵方式进行了仿真模拟。仿真结果表明：在长大坡道循环制动缓解过程中,降低电制力可在一定程度上降低重载组合列车中部机车的压钩力。通过利用坡度变化和改变电制力的优化操纵可以降低重载组合列车纵向冲动。进一步验证了试验分析的结论,为列车操纵优化提供了理论依据。     

重载组合列车纵向性能的影响因素分析

介绍2004年以来大秦线开行的5种典型编组方式重载列车,比较了不同编组方式列车纵向力的大小,并分析了列车编组方式对纵向力的影响;同时结合试验数据,对其他关键因素比如Locotrol同步作用时间、机车制动机性能、货车关键技术以及列车操纵方式等对重载列车纵向力的影响进行了分析,并从减小纵向力的角度提出了3种2万t列车编组方式。试验及运用实践表明:目前我国的货车制动可以满足单元万吨货物列车的制动要求,而对于更大编组的长大列车,宜采用机车动力分散布置的组合列车。组合列车中从控机车的布置位置是影响组合列车制动性能和列车纵向力的最主要因素之一,应对其进行详细研究。     

重载组合列车机车智能制动仿真研究

针对目前在复杂线路上动力分布式重载组合列车机车制动的不足,提出了一种新的机车智能制动控制方法,该智能制动控制方法能按照制动时机车所处轨道状况及机车车钩力大小对机车电制动进行相应的模糊控制。在介绍重载组合列车动力分布式系统基本原理及特点的基础上,依据列车纵向动力学理论,在MATLAB/SIMULINK中建立了2万吨组合列车仿真模型。仿真结果从理论上证明了,与现有机车制动方式相比,该机车智能制动控制方法能减小组合列车最大车钩力,提高组合列车运行安全性。     

超长重载列车纵向力影响规律仿真研究

建立超长重载列车纵向动力学仿真模型,并利用大秦线3万t重载组合列车长大下坡道制动试验数据对其进行验证;分析超长重载列车平直道制动工况时列车编组长度、机车无线同步控制延迟时间,以及长大下坡道常用全制动时坡度差、车钩间隙和ECP制动控制技术对纵向力的影响规律。结果表明:正常情况下,4万~12万t超长重载组合列车编组长度对平直道常用全制动和紧急制动时列车最大纵向压钩力影响较小,均未超过2250 kN的安全限值;超长重载列车在平直道紧急制动时,同步控制延迟时间超过5 s时列车最大纵向压钩力达到1200 kN,但仍未超过安全限值;长大下坡道中坡度差对超长重载列车最大纵向压钩力影响较大,在60 km·h-1速度进行常用全制动且纵向力不超安全限值2250 kN的条件下,4万t超长重载列车允许的长大下坡道最大坡度差为13‰,10万t仅为5‰;超长列车采用新型无间隙车钩和ECP制动技术对减少变坡区段常用全制动时的列车最大纵向压钩力不明显。     

重载组合列车机车缓冲器关键技术参数研究

根据大秦线开行2万t重载组合列车对机车缓冲器可靠运用的要求,应用列车纵向动力学软件建立2万t重载组合列车多质点模型和缓冲器数值模型;按照列车紧急制动、常用制动和长大下坡道区段循环制动3种工况,分析比较机车分别装用DFC—E100缓冲器、MT—2缓冲器和QKX100型弹性胶泥缓冲器以及在列车紧急制动工况条件下改变DFC—E100型缓冲器最大阻抗力、行程和初压力等关键技术参数对2万t重载组合列车纵向动力学性能的影响。结果表明:机车装用不同型号缓冲器时的列车最大纵向力均在2 200 kN以内,中部机车的最大纵向力未超过1 700 kN;适宜于2万t重载组合列车的机车缓冲器的额定阻抗力、行程和初压力分别为2.25 MN,110 mm以下和150 kN左右。     

铁路桥梁在列车纵向制动作用下的动力反应分析

以列车制动原理为基础，获取列车制动力时程曲线，施加于实桥上，利用动力非线性有限元方法进行动态计算，获取整个桥跨上钢轨力响应的包络图及桥墩剪力的时程响应曲线，分析各种因素对桥梁纵向力反应的影响。     

重载列车有线电控空气制动系统的研究

重载列车在制动时,由于列车前后部制动力不一致而产生巨大的车钩力和剧烈的纵向冲动,极易造成列车断钩和脱轨事故。研究利用电力线作为通信介质,采用网络控制系统和每辆车作为一个网络节点,结合我国货车120空气制动机,实现有线电控空气制动。研究表明:由电控空气制动系统(ECP系统)控制列车制动,列车中所有车辆的制动和缓解动作几乎同步进行,全部车辆制动缸开始升、降压的时间差在0.2 s以内;在网络条件允许的范围内,装有ECP系统的车辆制动和缓解的同步性不受列车编组辆数的影响,各车辆制动缸的升压、降压曲线形状几乎相同;车辆制动缸压力的控制精度达到制动命令要求值的±20 kPa。由于ECP系统实现了对列车制动和缓解的同步控制,能够保证长大重载列车安全运行。     

重载组合列车不同编组模式下制动性能研究分析

重载组合列车由于编组牵引机车设置位置的差异性,会造成组合列车制动指令接受/发送、列车制动/缓解以及列车充气时间等的差异性,通过对神华集团朔黄铁路开行的2万t重载组合列车不同编组模式对组合列车的影响分析,同时结合2万t重载组合列车静态时的试验数据,提出了"2+1+1编组"模式制动性能优于"1+1编组"模式的建议方案。     

长大货物列车智能型电控空气制动动力学性能分析

针对货物列车智能电控空气制动系统，首先进行一维纵向动力学分析计算，然后取出列车中纵向力量大的车辆，并结合前后两辆车形成三车三维动力学模型，输入轮轨参数、制动力矩，利用ADAMS/Rail模块建立了动力学仿真系统并进行了动力学仿真分析，并和我国重载货物列车最常用120型空气制动系统进行了比较。通过一维纵向动力学分析，指出电控空气制动货物列车在制动距离、车钩力等参数上较120型空气制动机货物列车优良。电控空气制动车钩力和纵向加速度的变化均较小，且最大车钩力车位在整个制动过程中基本为压钩力，且制动力分布均匀，减少了列车纵向力，有利于重载货物车辆的运输安全和延长车辆的使用寿命。三维仿真分析表明，电控空气制动在脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、车体点头加速度等有关安全性的动力学性能指标上都远远优于传统的120型空气制动机。因此，无论从一维和三维动力学，列车智能电控空气制系统对货物列车制动性能及运行安全性都具有极大的改善。列车电控空气制动对于货物列车的制动具有极大的经济效益，是未来我国长大重载货物列车抽旧动系统的发展方向。     

城际铁路列车自动驾驶速度控制算法优化方案

对城际铁路CTCS2+ATO车载设备运用初期偶发停车“出窗”问题进行详细分析，总结对停车精度的影响因素；针对列车制动性能波动和车站坡度对列车精确停车的影响，提出改进的速度自动控制算法。通过车站坡度补偿计算列车惰行减速度，对制动工况下的列车制动力进行在线学习，进而调整施加和缓解制动力的时机，实现停车制动距离的动态调整。车站坡度补偿优化方案已在现场应用，解决了由于坡度造成的停车出窗问题；制动力在线学习方案已通过实验室验证，后续需通过现场试验进一步验证其改进效果。     

一种基于改进BP神经网络的重载列车驾驶曲线算法研究

BP神经网络被用于重载列车驾驶曲线研究，利用列车实际驾驶数据进行神经网络学习，描述列车制动时的非线性特性，对列车制动运行过程建模，获得列车制动减压目标值及缓解时间进行运动方程运算，最终获得重载列车驾驶曲线。通过在朔黄线线路上由该模型仿真得到的驾驶曲线和实际列车驾驶曲线比较，结果表明该方法研究驾驶曲线是有效的。     

2万t重载列车制动与起动条件下轮轨动力特性试验研究

为探明长编组、大轴重运输条件下车辆和轨道的动力相互作用问题,基于现场试验方法,研究了2万t重载列车制动与起动条件下的轮轨动力特性,初步掌握了大轴重重载列车制动与起动条件下轮轨作用力、轨道结构位移和振动加速度的响应特征和变化规律,揭示了重载列车制动与起动状态对轮轨性能影响的差异。研究结果表明:列车制动对轮轨垂向力和轨道结构振动加速度的影响较大,其影响随制动时间的增加而逐渐减小;列车起动过程中轮轨垂向力和轨道结构振动加速度随起动时间的增加而增大;列车制动和起动对轮轨横向力及轨道结构位移的影响不大;由于列车制动加速度大于起动加速度,列车制动时的轮轨作用力、轨道结构位移和振动加速度均比起动时要大。     

制动工况下旅客列车纵向动力学分析

以单节和谐型机车加挂19节25G型旅客列车为计算模型，运用多体系统动力学分析软件Universal Mechanism，对采用“大劈叉”制动方式时，制动初速、列车管减压量对旅客列车纵向动力学指标的影响进行研究，并对比分析常用与紧急制动工况下的动力学特性差异。研究结果表明，制动初速越低、列车管减压量越大，车钩力及纵向加速度越大、冲动越大；在100 kPa和170 kPa两种列车管减压量下，列车纵向动力学特性差异不大；相对于常用制动，紧急制动时全列车产生很大的压钩力，车辆间的拉钩力作用较小。在西康铁路青岔—营镇下行区段11.9‰下坡道分相处，19节编组列车断电通过时有明显冲动，且冲动发生在机后15位车。     

列车管局部减压对重载列车纵向冲动影响仿真研究

应用重载列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统,分析了常用制动时,一段局减孔、二段局减孔和局减阀弹簧对列车制动特性和纵向冲动的影响.常用制动时,一段局减孔面积增加90％,尾车列车管排气时间减少约7％,尾车制动缸达到平衡所用时间减少约10％,最大压钩力减小3.30％～4.84％.二段局减孔面积对列车制动特性和纵向冲动影响很小.局减阀弹簧工作弹力从35.8N增加到90.8N时,尾车列车管排气时间减少10.04％～18.24％,尾车制动缸达到平衡的时间减少19.25％～34.43％,压钩力减小3.30％～11.63％.局减阀弹簧工作弹力对重载列车车钩力影响最大,局减阀弹簧工作弹力越大,车钩力越小;一段局减孔径对车钩力影响次之,孔径越大,车钩力越小.二段局减孔径对车钩力影响很小.该研究为重载列车用新分配阀的设计和发展提供了方向.     

2万t级重载列车的技术对策及其纵向力研究

列车纵向动力作用是重载列车运用的关键技术问题,为此对于2万t级重载列车必须应用无线同步控制技术和先进的机车车辆技术装备.根据大秦线2万t列车的试验和仿真研究结果,说明应用Locotrol(无线同步控制)技术改善列车制动性能主要是减轻列车纵向力的作用;并对不同编组重载列车长大下坡道循环制动和紧急制动的纵向最大压钩力进行比较.此外,还提出了重载列车紧急制动的最大纵向压钩力简化计算的验证研究结果.     

列车制动下铁路斜拉桥梁轨动力相互作用研究

运用ANSYS软件建立某大跨度铁路斜拉桥梁轨相互作用有限元模型,进行列车制动力作用下的梁轨动力响应分析,研究梁轨相对位移及钢轨制动附加力的动力放大效应以及制动力作用位置、制动距离、斜拉桥结构体系等参数对梁轨动力响应的影响。结果表明:列车制动过程中,钢轨制动附加力峰值产生于斜拉桥梁端;斜拉桥结构在列车制动作用下的动力放大效应并不明显;制动力作用位置、斜拉桥结构体系对梁轨动力响应峰值有较大的影响,而制动距离对动力响应计算结果的影响不大。     

机车充风能力对重载列车缓解性能及车钩力影响研究

机车充气与排气性能是列车制动系统重要指标,目前机车制动系统验收指标仅对排气性能有明确要求,对充气性能无要求。机车供风能力不仅影响重载列车缓解特性和车钩力,而且严重制约重载列车在循环制动中的操纵方法。了解机车充气能力对缓解特性和车钩力的影响规律,以及重载列车安全运行和制动系统设计具有重要意义。通过建立列车空气制动系统仿真模型,分析机车充风能力对重载列车缓解特性和车钩力的影响。分析发现,机车充风能力对列车再充风时间、缓解波传播和车钩力都有明显影响;充风能力越弱,则缓解波传递越慢,车钩力越大。在本文研究范围内,合适的充气能力将比弱充风能力首尾车缓解时间差缩短3 s,最大车钩力降低16.2%。建议机车验收时增加机车充风能力检测,并给出了建议检测标准。针对重载列车充风能力,建议多部门联合系统性开展实验与仿真研究,制订重载列车制动系统检测标准与方法。     

京沪线万吨列车主辅机最佳时间差仿真研究

随着京沪客运专线的建立,客货运输分线,提升货运能力已成为一个亟待解决的问题。使用大功率机车牵引万吨单编列车可以提高运能,但京沪线现有站台长度不能满足长大列车的停车要求,组合重载是提高运能的可能方式,多列车连挂运输使得列车的纵向冲动增加。本文以京沪线万吨组合列车(由两列5 000t的单编列车组成)为研究模型,计算分析了多种减压量制动和制动后缓解以及紧急制动车钩力分布规律。在此基础上分析了主从机车不同步时间对车钩力影响规律,并寻找到常用制动时,制动缓解时,从控机车提前于主控机车4s动作时车钩力较小;紧急制动时,从控机车提前于主控机车1s动作车钩力较合适。主从机车不同步动作对制动距离影响较小。