五模块中低速磁浮车辆动力学研究

文章在对我国自主设计的五模块中低速磁悬浮车辆进行结构分析和运动分析的基础上,利用SIMPACK软件对磁悬浮车辆进行了动力学性能仿真。仿真结果表明:滑台滑块之间的摩擦系数对横向运行平稳性影响较大;通过曲线时,悬浮侧架与轨道间的最小横向间隙随着速度增大而减小。平行四边形导向机构可使空气弹簧处的横向受力较均匀,改善了动态曲线通过性能。     

长沙中低速磁浮列车磁浮走行部的组装工艺

磁浮走行部作为悬浮、导向、牵引、制动和走行等功能的车辆部件,是长沙中低速磁浮列车的重要组成部分。磁浮走行部的装配方法、装配精度和可靠性是磁浮走行部组装工艺的重难点。选取迫导向机构组装、机械配合、空气弹簧配置、悬浮架在轨移动等典型工艺,阐述了相应的工艺技术要点。     

低速磁浮列车曲线通过时电磁铁动态导向力分析

导向力的大小与低速磁浮列车的曲线通过能力密切相关,磁浮列车运行过程中,悬浮电磁铁要发生横移、摇头等运动,从而影响导向力的大小。文章以一电磁型低速磁浮列车的悬浮电磁铁为研究对象,首先推导出了悬浮电磁铁在曲线上的横向平衡位置,然后通过几何分析得出了电磁铁导向力与横向偏移量、摇头角以及两者同时存在情况下的动态变化关系,这些分析结果为以后的相关研究奠定了基础。     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

中低速磁浮交通圆曲线参数影响因素分析

在分析中低速磁浮交通车线关系基础上,研究车辆通过圆曲线时悬浮力变化情况,分析转向架结构和圆曲线的几何匹配关系,计算车辆部件偏移量、悬浮力变化量、弹簧变形量等,给出最小圆曲线半径的合理取值,说明满足车辆与线路之间的匹配关系是线路设计的基本要求。实践表明,研究结论为中低速磁浮交通线路设计参数选取提供理论依据。     

磁浮列车走行机构曲线通过能力分析

分析了磁浮列车走行机构通过曲线时的运动关系，给出了走行机构悬浮模块及迫导向机构对曲线通过性能的影响，并以五单元走行机构为例说明了曲线通过原理。     

基于M3车辆悬浮架结构方案的曲线通过能力研究

为实现城市磁浮快捷交通工程化,提高功率因数和效率,降低建造成本,文章对美国磁动力公司提出的M3中低速直线同步驱动永磁悬浮与导向的单悬浮架车辆系统的走行机构方案的曲线通过能力进行分析,特别对两侧悬浮电磁铁在通过曲线引起的间距缩短问题和在小曲线上的悬浮力分量用于导向的能力问题进行研究,并提出针对性结构改进意见。     

故障工况下常导磁浮车辆悬浮架载荷特性研究

针对中低速常导磁浮车辆运行过程中可能出现的故障工况，对悬浮架的载荷特性展开研究。首先根据实际参数建立动力学模型并分析其振动特性，研究了悬浮架构架在电磁铁失效、空气弹簧失效等故障工况下的位移特点；然后分析故障工况下悬浮架的载荷特性，并对悬浮架各部件的强度进行评估。研究结果表明：磁浮车辆的车体与悬浮架通过滑台间接相连，使得振动形式比较丰富；在电磁铁失效故障工况下，悬浮架构架质心的位移相对较大，与轨道碰撞后使得悬浮架载荷发生突变；相对于正常运行工况，左侧电磁铁失效时纵梁的应力最大值增长为原来的3.87倍，左后空簧失效和紧急落车时托臂的应力最大值分别增长为原来的2.59倍和8.11倍。对故障工况下悬浮架的载荷特性进行研究，可以为疲劳寿命计算和结构强度设计提供参考依据。     

低速磁浮车动力学建模及平行四边形机构分析

车辆结构设计必须满足动力学要求。对于低速磁浮列车而言,车辆与线路之间的运动解耦功能主要由车辆的二系悬挂实现。二系悬挂包括固定滑台、自由滑台、空气弹簧和平行四边形机构等,其运动同时受线路和刚性车厢的限制。文章先分析了在曲线上,平行四边形机构对车辆横向力分布的影响,然后利用多刚体动力学建模方法建立低速磁浮列车的动力学模型,并进一步阐述平行四边形机构在曲线通过中的重要作用,分析曲线通过时二系悬挂各构件的运动情况。     

气悬浮列车走行机构概念设计

研究目的:走行机构作为气浮车的走行和转向机构,是实现车辆"悬浮、导向、牵引/制动"功能的最基本、最直接的机构,也是气浮车在轨道交通应用领域需要解决的关键技术之一。本文根据气悬浮列车有别于轮轨列车和磁悬浮列车的独有特征,对气悬浮列车的走行机构进行了概念设计。研究结论:(1)气悬浮列车采用"多单元串联"形式的走行机构,有利于列车的平面和竖曲线通过;(2)气悬浮列车走行机构主要由喷气机构、摇枕摆杆机构、牵引机构、导向机构、制动及紧急救援支撑装置等组成;(3)为了适应轨道不平顺及曲线超高顺坡形成的线路扭曲,气浮架纵梁与横梁之间采用弹性连接,气浮架与纵梁之间以及喷气嘴与纵梁之间采用弹性材料连接,与纵梁连接的喷气嘴不再是一个长条状整体,而是分割为数个单元的小喷气嘴;(4)本研究结果可供轨道交通新制式运输工具走行机构设计参考。     

独立轮对柔性耦合径向转向架的导向特点

通过理论分析推导出独立轮对柔性耦合径向转向架最佳耦合刚度的表达公式,该公式表明:独立轮对柔性耦合径向转向架导向能力的好坏关键在于耦合刚度的选取,而耦合刚度的选取只与列车系统的二系悬挂纵向刚度、二系悬挂横向跨距、车辆定距、转向架轴距等内在结构参数有关,与列车运行速度和轨道曲线半径等外界环境参数无关。进一步的仿真分析表明:无论曲线半径、运行速度、未平衡离心加速度和轮对横移量等外界条件怎么变化,独立轮对柔性耦合径向转向架都会在二系悬挂系统和柔性耦合元件的协调作用下自动把前后轮对调整到径向位置,这不仅验证了理论推导公式的正确性,也佐证了独立轮对柔性耦合转向架面对复杂多变的外部环境确实具有很强的自适应径向调节能力。     

装用SW-160型转向架客车动力学性能优化分析

针对装用SW 160型转向架的客车进行动力学性能分析计算,重点分析运行平稳性。分别进行了空气弹簧节流孔直径尺寸、二系悬挂横向刚度值、二系悬挂横向阻尼系数值等不同参数的优化分析工作。通过改变这些悬挂参数并与原型参数结果进行对比,找出优选方案,提出改善车辆运行性能的办法。对计算结果与振动试验台试验结果进行对比分析,以验证变化规律的一致性。     

曲线通过时车钩偏角对机车车体横向载荷的影响

为分析曲线通过时车钩偏角对机车车体横向载荷的影响,建立机车与车辆的连挂关系,导出车钩偏角随曲线半径、车体长度、车钩长度、车体横移量变化的关系,构建单机和双机牵引机车车体的通用载荷方程,并考虑机车定距和二系簧横向等效刚度的影响,运用牛顿迭代法导出车体一、二位端的二系横向载荷。分析结果显示,车钩偏角对车体二位端所产生的二系横向力比一位端大;双机牵引时二位端的二系横向力比单机牵引时大,而一位端的二系横向力相差不大;曲线半径、车体及车钩长度、车体横移量和机车定距对二位端的二系横向力影响较大,对一位端的影响较小;二系簧与止挡合成横向等效刚度对二系横向力的影响较小。     

米轨客车迫导向转向架方案选型及动力学性能研究

阐述了迫导向转向架基本原理，提出一种简单易行的米轨客车迫导向的转向架方案，并通过建立转向架的非线性动力学模型，分析了导向机构设计对运动稳定性和曲线通过性能的影响。     

轨道车辆的柔性系数研究

根据UIC 505—5:1997规程中提出的柔性系数的定义,推导出一个适合二系悬挂采用空气弹簧无摇枕结构的轨道车辆柔性系数计算公式,并对曾采用的多种简化的柔性系数计算公式进行了比较,分析了各悬挂参数对柔性系数的影响。     

并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧系统水平方向刚度分析

为了降低高挠圆簧的工作应力和组合弹簧系统的水平方向刚度值，铁道机车车辆转向架二系弹簧悬挂系统采用并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧结构。基于经典弹簧水平方向刚度分析理论，建立了高挠圆簧和橡胶弹簧的力和力矩与线位移和角位移关系式，导出了并联高挠圆簧两端串联橡胶弹簧的水平方向刚度分析的直接计算方法，为此类系统设计提供了理论依据。     

安哥拉客车转向架二系悬挂系统稳定性分析

在通过不同半径曲线时,对安哥拉全钢弹簧客车转向架二系高圆钢弹簧两端加橡胶垫悬挂系统的橡胶垫和圆柱形螺旋压缩高圆钢弹簧的水平方向位移、刚度和强度进行分析。基于经典材料力学方法开发的分析程序,在规定的运用工况下,通过分析和计算橡胶垫的强度,4种车型的高圆钢弹簧的刚度和强度,二系悬挂系统的稳定性均满足设计要求。     

机车牵引状态下曲线通过导向特性研究

考虑车轮与钢轨的运动特性及轮周牵引力,推导出机车在牵引状态下通过曲线时的轮轨蠕滑率计算公式,并对曲线通过时的轮轨横向动态相互作用特性进行仿真计算与分析;同时研究牵引力大小对转向架导向性能的影响,对比分析了机车牵引与惰行状态下的导向性能。理论仿真分析结果表明:牵引力可以改变轮轨纵向蠕滑力的大小和方向,与惰行工况相比,牵引状态下的轮对导向力矩有所减小,轮对的自导向能力减弱,不利于曲线通过;提高牵引力,总轮轨蠕滑率将很快达到饱和状态,牵引力越大,轮轨纵向蠕滑力越大,两侧纵向蠕滑力差值越小,机车轮对自导向能力越差,轮对冲角增大,而轮轨横向蠕滑力越小;当牵引力增加到一定程度时,总轮轨蠕滑率超过极限状态,曲线通过时两侧轮径差太小而出现打滑和空转的现象。