动车组与货车侧向通过整体道床12号交叉渡线道岔动力学特性分析

基于列车动力学和道岔动力学理论,建立可考虑整体道床12号交叉渡线道岔钢轨型面变化的列车-道岔耦合动力学计算模型。用数值模拟方法分析动车组和货车以50 km/h侧向通过该交叉渡线道岔时的动力学特性。结果表明:动车组和货车通过时轮轨力、脱轨系数、减载率、轮轴横向力、车体振动响应有所不同,但均满足安全舒适要求。     

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。     

动车组与单节车侧向通过道岔动力学性能比较

根据道岔的实际尺寸和平面布置,在Simpack软件中构建变截面道岔模型,同时建立动车组和各单节车的模型.考虑轮轨之间的多点接触关系,模拟计算了动车组和单节车以80 km/h的速度侧向通过18号可动心轨式单开道岔的动力学响应.结果表明:由于车钩作用,通过转辙器区和辙叉区时,动车组瞬时横向最大冲击和单节车有一些不同;通过道岔的响应波形有较大的差别,尤其是垂向力、减载率和车体加速度.     

转辙器轨距加宽对高速道岔动力特性的影响

运用道岔系统动力学理论,考虑轨距加宽式转辙器的结构特性,建立列车/道岔耦合动力学模型,以350 km/h客运专线18号高速道岔为例,计算分析了列车以350 km/h直向及80 km/h侧向过岔时的动力特性.结果表明:转辙器轨距加宽可提高列车直、侧向过岔时的平稳性,降低直向过岔时尖轨的磨耗指数,减轻尖轨侧磨,增加尖轨开始受力截面的轨顶宽度;增大转辙器部位的动轮载、轮缘力及动应力,对尖轨受力不利;转辙器轨距加宽对列车侧向过岔的轮重减载率和脱轨系数有不利影响,对直向过岔的影响不大.因此,建议在我国350 km/h客运专线高速道岔设计中,暂不使用转辙器轨距加宽技术.     

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。     

1 435 mm与1 000 mm轨距三线套轨铁路道岔的动力学特性

为使两种不同轨距的货车顺利通过道岔，设计了1 435 mm与1 000 mm轨距三线套轨铁路道岔。基于多体动力学理论建立车辆-套轨铁路道岔的轮轨系统空间耦合动力学模型，计算分析货车侧向通过标准轨距铁路道岔及直向通过米轨铁路道岔时的动力学响应，并研究过岔速度对动力学响应的影响。结果表明：货车侧向过岔时，车体横向加速度最大值出现在连接部分，其他动力学评价指标最大值出现在辙叉区，且不同速度下动力学响应波动较大；货车直向过岔时，各动力学评价指标最大值均出现在辙叉区；货车以45～70 km/h侧向过岔时，轮轨力、脱轨系数存在较大波动；货车以95 km/h以上速度直向过岔时，动力学响应明显增大。为使货车在满足安全限值的条件下侧向通过标准轨距铁路道岔、直向通过米轨铁路道岔，侧向过岔速度不应高于65 km/h，直向过岔速度不应高于105 km/h。     

客运专线道岔动态轨距优化的仿真分析

介绍了德国BWG公司基于动态轨距优化方案设计的KGO道岔,针对客运专线18号动态轨距优化转辙器道岔建立了车辆/道岔动力学仿真模型,对车辆以250 km/h速度直逆向和80 km/h速度侧逆向通过时的舒适性、安全性进行了仿真分析,结果表明各项动力响应完全满足车辆舒适性、安全性通过要求.另外,对传统18号道岔和18号动态轨距优化道岔的动力响应进行了比较,发现在道岔转辙器部分设置轨距加宽可以提高运行舒适度,以及减少车轮,尖轨的磨耗,但会降低侧向过岔时的运行舒适性.     

轴箱内置式转向架高速线路适应性评估

基于轴箱内置式转向架实测参数及边界条件,建立动车组拖车动力学仿真模型。研究新车轮型面、大锥度车轮型面与60D、60N及其正负偏差钢轨型面匹配并高速通过实测线路时,车辆运行稳定性及平稳性;研究轴箱内置式转向架高速通过不同曲线线路,以及正、侧向通过18#道岔时的车辆运行安全性,并评估轴箱内置式转向架对高速线路适应性。结果表明：轴箱内置式转向架动车组以300～450 km/h运行速度通过直线线路时,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、构架横向加速度等稳定性指标,随运行速度提升呈增大趋势,但均未超出相应标准限值,车辆平稳性指标属于优级;当动车组以不同运行速度通过不同半径曲线时,稳定性指标未超出相应标准限值,车辆平稳性指标属于优级,且轮对冲角很小;动车组以450 km/h运行速度正向通过18#道岔、以90 km/h运行速度侧向通过18#道岔时,稳定性指标未超出相应标准限值;动车组通过实测三级轨道水平不平顺时,稳定性指标未超出相应标准限值,车辆的垂、横向平稳性指标属于优级。因此,轴箱内置式转向架动车组在400 km/h运行速度范围内,能够适应京沪高铁线路运行。     

沪昆线梁家渡站列控系统的优化

梁家渡站位于沪昆线与京九线交汇处,动车组由京九线通过梁家渡站进入沪昆线.该通过进路(Sn→XF)是经由10#、7/9#反位的弯进弯出进路,10#、7/9#道岔均为18号道岔,其中7#侧向允许速度为80km/h,而9#、10#道岔型号比较特殊,工务提供的侧向允许速度仅为75km/h.如图1所示.     

列车通过12号无砟道岔及配套交叉渡线时的安全性和舒适性评价

对于12号无砟道岔及配套交叉渡线而言,需要研究列车与道岔间的动态相互作用问题。分别建立了车辆模型和道岔模型,其中车辆模型采用主要考虑车体、转向架和轮对三部分结构的单列全车模型,道岔模型包括转辙器、连接部分、12号辙叉、6号锐角辙叉及6号钝角辙叉等基本结构,充分考虑各细部结构对其振动的影响,以尽可能与实际情况相符;然后用列车动力学和道岔动力学理论,建立可考虑交叉渡线道岔钢轨型面变化的列车-道岔耦合动力学计算模型。研究结果表明:当CRH2动车组以时速50 km侧向通过客运专线用60 kg/m钢轨12号交叉渡线道岔时,能满足旅客的安全性和舒适性要求。     

客运专线道岔技术研究

国外高速铁路设计理念以安全性为第一要求,以提高旅行舒适度为首要设计指标。在消化吸收国外先进技术的基础上,结合我国客运专线道岔建设和运营实践,提出我国客运专线道岔技术方案,对250km/h和350km/h客运专线道岔技术特点、道岔的主要设计参数和平面线性、通用性进行了分析,提出客运专线道岔结构中转辙器、辙叉、道岔区轨下基础、扣件系统、转换和锁闭设备的技术性能和要求,并根据试验结果优化道岔设计,推进道岔的升级和更新换代。     

铁路大号码道岔合理线型设置的仿真研究

针对道岔已有线型建立了车辆--道岔耦合动力学仿真模型,分析各种道岔侧线线型的动力学特性,提出适合大号码道岔的合理线型设置方案.结果表明:侧向通过速度为80 km/h道岔采用切线+圆曲线线型在结构受力、运行舒适性等方面比采用单圆曲线线型具有优越性;侧向通过速度为160 km/h道岔,采用缓圆缓线型比圆缓线型更能降低列车通过转辙器和辙叉区域的动力响应,对于缓圆缓线型,先加大起始缓和曲线半径的方法比加大中间圆曲线半径更有效.     

客运专线道岔平面设计参数的动力学研究

应用车辆—轨道空间耦合动力学模型对客运专线道岔的各种平面设计方案进行了动力学分析,同时研究了道岔渡线不同夹直线长度对行车舒适性的影响。针对侧向速度160 km/h和220 km/h客运专线道岔的各种平面参数设计方案,提出了动力响应较小的优化方案。此外,计算结果表明对于由单圆曲线组成的道岔渡线,必须设置夹直线,且长度应大于车辆的长度,而对于圆缓线型或缓圆缓线型道岔渡线,夹直线的长度对车辆横向动力学性能没有显著的影响,缓和曲线之间可插入任意长度的夹直线。     

基于车辆走行性能的 9号直线型道岔允许通过速度研究

基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,考虑长期运营条件下车轮廓形磨耗,针对标准及磨耗后LM型车轮踏面和9号直线型道岔,对道岔区轮轨接触几何和车辆侧向通过道岔转辙器的走行性能展开评价,并分析9号直线型道岔的允许通过速度。研究结果表明:标准LM型踏面的轮轨接触关系优于磨耗后踏面,其允许通过速度高于磨耗后踏面。在相同的速度下运行时,标准LM型踏面的安全性,平稳性均优于磨耗踏面。在标准LM型踏面下运行,道岔侧向允许通过速度由车体横向振动加速度控制,为50 km/h;考虑实际运营条件下踏面磨耗,道岔侧向允许通过速度由脱轨系数控制,为40 km/h。     

基于随机抽样算法的道岔容许通过速度研究

研究目的:道岔侧向通过速度是影响地铁线路运输能力的重要因素,为探明地铁道岔侧向最大通过速度,以某地铁12号道岔为例,基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,结合拉丁超立方随机抽样方法,生成关键动力学参数随机样本,研究标准车轮与标准钢轨和磨耗车轮与实测钢轨匹配的轮轨接触几何特性和车辆-道岔系统动力响应,以及长期运营条件下道岔侧向容许速度。研究结论:(1)轮轨关系演变后,轮载过渡延后;(2)实测轮轨匹配下,道岔侧逆向容许通过速度比轮轨为标准设计状态时低2 km/h;(3)结合长期运营条件下轮轨实际状态,考虑车辆动力学参数的随机性,所分析的12号道岔侧向容许通过速度为55 km/h;(4)针对不同的地铁道岔,均可以通过实测轮轨型面,以及考虑车辆动力学参数的随机性的方法,探明既有道岔的侧向最大通过速度,提升地铁线路的运输能力。     

哈大高铁60kg/m钢轨62号高速道岔关键制造技术研究

研究目的:为满足哈大高铁的建设需要,进一步提高运输效率,缩短列车运行时间,研究设计时速350 km 60 kg/m钢轨62号高速道岔,使道岔侧向容许通过速度提高到220 km/h。本文主要阐述62号道岔加工的关键技术以及辙叉组装和道岔整体铺设技术,以提高大号码道岔研究水平。研究结论:通过对62号道岔关键制造技术的研究得出:(1)在制造过程中控制长细比达到2 168的钢轨件发生变形,对整组道岔的试制成功起着至关重要的作用;(2)钢轨件加工质量直接影响道岔的组装、试铺以及上道后的运行状态,是道岔制造的关键;(3)道岔的关键件加工技术主要包括尖轨、心轨、翼轨等钢轨件的加工,同时也包括垫板加工和硫化处理;(4)道岔组装和整组铺设的关键技术包括道岔铺设组装平台的改造、道岔铺设组装基准的确定、道岔的初步组装、道岔铺设的精调、工电联调等;(5)该62号道岔于2011年铺设在哈大高铁线路上,经过三年多的上道运营,实践状态良好,可广泛应用于侧向通过速度220 km/h的高铁线路。     

客运专线道岔轨距加宽式转辙器动力仿真

介绍德国基于动态轨距优化(K inem atic Gauge Optim i-zation)方案设计的FAKOP道岔,针对18号客运专线轨距加宽式转辙器,利用美国动力学软件ADAMS/Rail建立了车辆/道岔转辙器动力仿真模型,对车辆以200 km/h直逆向和80 km/h侧逆向通过道岔轨距加宽式转辙器进行动力仿真分析,并将车辆侧逆向通过18号轨距加宽式道岔和客运专线道岔的动力性能进行比较。     

基于ADAMS的轨距加宽式道岔动力仿真分析

基于动态轨距优化(KGO)的方案,设计了一种18号客运专线轨距加宽式转辙器结构,研究了该结构的初始竖向不平顺。利用美国多体动力学软件ADAMS/Rail建立了客运专线列车CRH1的虚拟样机和道岔模型,对车辆以200 km/h直逆向和80 km/h侧逆向通过道岔轨距加宽式转辙器进行了动力仿真分析。     

车辆过岔时轮对横移运动的仿真分析

车辆过岔时横移量的大小对道岔的通过速度有着决定性的影响,同时也是动力学研究和设计重要参数.本文以国产300 km/h动力分散式动车组拖车、客运专线18号单开(右开)道岔为研究对象,建立ADAMS/Rail模型,以200 km/h,250 km/h,275 km/h三个速度级分直顺向与直逆向两种过岔方式共6种工况进行计算分析,得到了车辆过岔时轮对横移状态的一般规律,在以相同速度通过道岔时,顺向出岔时轮对横移量要比逆向进岔时大;在相同条件下,轮对横移运动在辙叉区要比转辙器区剧烈,这主要是由于心轨截面变化较快,即轨道不平顺波长较短所致.     

高速铁路道岔平面设计参数与侧线线型的研究

根据我国道岔设计、试验和运营实践经验提出高速铁路道岔平面设计参数与动力学评价指标,依据选定的平面设计参数,设计了18号和42号道岔侧线线型。使用NUCARS建立了车辆—道岔耦合动力学模型,利用该模型计算了动车组侧向通过道岔的动力学响应。计算结果表明:高速铁路平面设计参数与动力学评价指标的选取及18号道岔和42号道岔的线型是合理的。