广珠城际铁路线路平纵断面设计参数动力学评估

为了验证广珠城际铁路线路平纵断面设计参数的合理性,利用车辆动力学软件ADAMS/Rail建立高速列车和轨道模型,针对广珠城际铁路具有代表性平纵断面设计参数的一段线路,计算了CRH2型动车组在16 km长的线路上运行时的动力响应,并与现行车辆动力学评价标准进行对比.分析结果表明:在现有平纵断面设计参数条件下,CRH2型动车组以200 km/h的速度运行时的所有动力学指标均为优良,行车安全性和舒适性有足够保障,设计参数合理,满足设计及运营要求.     

京秦线提速路涵过渡段动力仿真与试验对比

结合京秦线提速改造工程进行了列车 路基动力仿真计算。在不同速度条件下,通过对路涵过渡段加固前后状态下机车车辆运行安全舒适性指标、轨道及路基主要动力性能指标的分析计算,对京秦既有线路涵过渡段提速到200km/h的适应性及加固方案的可行性提出了相应评价意见与建议,并与随后的实车试验进行了对比。试验测试结果验证了仿真分析的可靠性。     

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。     

钢轨焊接接头激励下的轮轨垂向力特性

为研究车辆高速运行条件下钢轨焊接接头不平顺引起的轮轨动态响应规律,利用ABAQUS软件建立轮轨有限元接触模型,引入不同形状的焊接接头不平顺作为轨道子模型边界条件,并利用一高速铁路焊接接头不平顺及轮轨垂向力实测数据验证了模型的可靠性;利用模型仿真计算不同车辆运行速度和焊接接头不平顺幅值条件下的轮轨垂向力,并分析轮轨垂向力等势线分布特征。研究结果表明:轮轨垂向力受焊接接头不平顺幅值的影响程度随车辆运行速度的增加而增大;为使钢轨焊接接头不平顺引起的轮轨垂向力不大于170 kN,不同速度等级的线路应该限定相应的焊接接头不平顺幅值管理值;对于300～350 km/h速度等级的线路,凸型焊接接头不平顺幅值不应超过0.27 mm,凹型焊接接头短波不平顺幅值不应超过0.30 mm.     

不同速度条件下高速铁路动车组振动响应和平稳性分析北大核心

动车组车体振动加速度是表征车辆运行状态的重要参数,也是评价车辆平稳性的关键指标。本文基于实车试验和仿真计算数据,研究不同速度条件下动车组车体振动加速度分布及时频域响应特征,得出了车体振动加速度和出现频次之间的函数关系,获取了轮对周长、轨道板长度、简支梁跨度等车体及线下基础设施周期性不平顺激励引起的车体振动响应与动车组运行速度的相关性特征。通过平稳性分析,得出了动车组平稳性和舒适度指标随动车组运行速度提升的变化规律。研究成果可为线路全程舒适性评估和线路方案优化提供支撑。     

不同刚度的32m简支箱梁动力性能试验分析

研究目的:为研究不同刚度的高速铁路32 m简支箱梁在动车组列车作用下的工作状态,本文对6个图号的简支箱梁(优化前后的250 km/h有砟轨道、250 km/h无砟轨道、350 km/h无砟轨道)的实测梁体竖向挠跨比、自振频率及动车组作用下的动力响应数据进行分析。研究结论:(1) 32 m箱梁自振频率和挠跨比实测值大于设计值,截面优化后的竖向刚度与优化前相比均有所降低;(2)在同一型号动车组作用下,箱梁振动数值大小与梁体刚度大小呈反比;(3)设计速度250 km/h无砟轨道箱梁横向和竖向振动实测值最大,350 km/h无砟轨道箱梁刚度大于250 km/h有砟轨道箱梁但竖向动力响应数值相当,无砟轨道箱梁振动数值大于有砟轨道;(4)同一图号的32 m简支箱梁,当动车组轴重增大、桥上线路不平顺时,桥梁竖向动力响应与线路平顺状态时相比明显增大,会发生超过通常值的现象;(5)本文研究可为桥梁车桥耦合仿真计算、设计优化、运营性能评估提供参考。     

路桥过渡段轨道结构动力特性分析

为研究路桥过渡段和既有桥头线路对动车组动力作用的影响,在胶济线选择K68+475新建路桥过渡段和K34+272既有桥头线路两个工点,对CRH2型动车组通过试验点线路时的动力学特性进行了测试;分析动车组通过路桥过渡段和既有桥头线路时钢轨垂向力、垂向位移、轨道刚度、轮载波动的测试结果,提出了动车组通过路桥过渡段和既有桥头线路的动力特性变化规律,可为路桥过渡段设计和维护提供参考。     

高速铁路轮轨动力作用规律分析

通过对轮轨常规状态、钢轨波磨和车轮多边形等条件下,动车组不同速度等级运行时的轮轨动力作用进行现场试验和理论分析,研究380、400 km/h更高速度条件下的轮轨动力作用,探索更高速度条件下轮轨动力作用规律,对指导轮轨材料和结构优化升级,提高我国高速铁路相关工程设计施工水平具有重要意义。     

160 km/h动力集中动车组客整所适应性改造设计探讨

铁路总公司计划在普速线路上采用160 km/h动力集中动车组全面取代既有的K/T等普速列车,以提升既有线铁路运输服务品质,满足铁路运输及运营捷运化的实际需求。160 km/h动力集中动车组实质上是机车+客车的模式,与动力分散动车组在运用整备检修及管理上存在不同,各路局目前也尚无与之相适应的运用整备设施。对160 km/h动力集中动车组的检修修程进行分析,并分别对客运机务段、客整所及动车运用所适应160 km/h动力集中动车组整备检修的改造可能性进行分析,并以车号识别系统、轮对受电弓及走行部动态检测系统、车体外皮洗刷机、客车整备作业平台的改造为例,提出对既有客整所进行改造的具体实施方案,并对动力车C1～C3修的适应性改造方案提出建议。     

大跨度铁路无砟轨道桥梁动力性能试验研究

为检验、评估铁路大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的动力性能,验证大跨度桥上纵连板式无砟轨道的设计方法,对遂渝线新北碚嘉陵江大桥主桥(94 m 168 m 84 m)进行全桥动力试验研究.该桥的自振特性以及200 km·h-1速度等级CRH2动车组和120 km·h-1速度等级货物列车以不同速度通过桥梁时桥跨结构动力响应的试验结果表明,新北碚嘉陵江大桥连续刚构桥动力性能良好,具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,能够满足CRH2动车组以160～200 km·h-1速度、120 km·h-1速度等级货物列车以70～120 km·h-1速度运行的安全性要求.     

轨道整体刚度对车辆和轨道动力性能的影响

以车辆-轨道耦合动力学理论为基础,结合移动式线路动态加载试验车在京广高铁线路测试的试验数据,利用有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK建立联合仿真模型,分析运行速度为200,250,300,350 km/h时,不同轨道整体刚度下车辆和轨道的动力性能。计算结果表明:车辆运行速度为300 km/h时,轨道整体刚度宜控制在75~100 k N/mm;车辆运行速度为250或200 km/h时,轨道整体刚度宜控制在65~100 k N/mm。研究结果可为高速铁路线路的养护维修更加合理的轨道刚度设计提供依据。     

重载货车轴重与速度匹配关系研究

基于重载货车轨道耦合动力学模型,采用机车车辆与线路最佳匹配设计方法,进行货车轴重与速度的匹配研究.结果表明:25,27,30和40t轴重重载货车容许通过轨道低接头的速度应分别小于110,100,90和60km·h-1;40t轴重重载货车以60km·h-1速度在直线线路上运行时,其轮轨垂向力为249.6kN,非常接近英国铁路250kN轮轨垂向力的限值;在我国现有以60kg·m-1轨为主的干线铁路上开行30和40t轴重重载货车,对轨道结构的破坏比现有低轴重货车严重得多,但开行27t轴重重载货车是可行的;40t轴重重载货车在600m半径的曲线轨道上以40～120km·h-1速度运行时,轮轨垂向力最大值超过了英国铁路的250kN轮轨垂向力限值,轮轨横向力最大值非常接近我国《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》所规定的77.80kN容许限值,另外轮轨磨耗功非常大,因此40t轴重重载货车还不能直接应用于我国现有60kg·m-1钢轨的轨道.     

基于平稳性的旅游轨道线路平面参数研究

从Sperling模型对铁路线路运行平稳性评价方法的设计理念出发,以陕西省旅游轨道线路设计要求为对象,考虑在陕西省范围内建设旅游轨道线路时,平面参数设计对列车平稳性的影响,通过建立平面曲线半径、运行速度和振动频率3个变量与列车运行平稳性之间的函数关系,分析计算了在线路设计速度80 km/h和100 km/h条件下旅游轨道交通平面设计参数的平稳性指标值,提出了符合运行平稳性标准要求的曲线半径推荐值,为陕西省旅游轨道平面线路设计规范提供依据。     

有砟轨道线路200km/h刚性接触网系统仿真研究

列车在有砟轨道线路上运行时,在列车载荷作用下轨面会发生相应的沉降,这是影响和制约刚性接触网系统弓网受流质量的可能因素.随着我国有砟轨道线路电气化改造和运输扩能的进行,有必要对有砟轨道线路200 km/h刚性接触网系统的可行性进行研究.通过建立包含一个膨胀接头的刚性接触网仿真模型,将实测的有砟轨道列车沉降数据等效为受电弓底座垂直抬升接入仿真系统,并考虑受电弓在隧道内的气动力影响设定4种不同运行工况,通过对不同工况下接触力指标进行组合对比分析,进而对有砟轨道线路200 km/h刚性接触网系统可行性进行分析和判定.     

高速铁路动车组运行状态地面监测系统的研制

研制了一种高速铁路动车组运行状态监测系统。该监测系统包括安装于轨道上的测试单元、数据采集单元及评判分析软件等。其工作原理是应用轨道上的测试单元连续测得动车组通过时的轮轨力,根据轮轨力分析动车组的运行状态及车轮伤损状况。本文介绍该监测系统的技术方案及关键部件的设计与开发。该监测系统在兰新二线大风专项试验中得以应用及验证,并为兰新二线动车组在大风条件下的运行状态提供了重要的试验数据。     

高速铁路有砟轨道轮轨附加动荷载取值研究

为提出符合我国高速铁路有砟轨道线路质量状态的轮轨垂向附加动荷载取值,运用ANSYSLS-DYNA软件建立车辆-轨道耦合动力学模型,结合统计学理论,分析轮轨力统计特征值随车速、扣件刚度、簧上簧下质量与轨道质量状态等参数的变化规律。利用线路质量指数TQI管理标准作为表征线路质量状态的依据,仿真计算不同轨道质量状态下轮轨力随车速变化规律,进而提出高速铁路有砟轨道轮轨附加动荷载建议计算公式。研究结果表明:不同工况下轮轨力平均值与车辆静轮重基本相同;轮轨力标准差随车速、扣件刚度、簧上质量、簧下质量增大而增大,随轨道质量劣化而增大;当列车速度等于330 km/h且轨道质量状态较差时仿真得到的动力系数为1.99,速度大于330 km/h后大于无缝线路设计规范取值。     

动车组推挽式运行对动力学性能的影响

针对160 km/h动力集中型动车组推挽式运行的安全性问题,利用SIMPACK建立动车组9编组动力学模型。仿真分析了不同牵引方式下动车组的安全性。对动车组的直线运行安全性及平稳性,横风环境下运行的安全性做了分析,并将推挽式运行与牵引式运行时的安全性和平稳性进行了对比分析。结果表明,对于推行的特殊工况,安全性指标与正常运行时相差不大,平稳性指标有所增大,但都满足运行要求。在横风风速为30 m/s时,动车组推挽式运行的最高允许运行速度为156.7 km/h,比牵引式运行时最高允许运行速度降低了20%,动车组推挽式运行时抵御横风的能力明显下降。     

高速铁路曲线线路车线耦合系统动力学性能仿真分析

依据系统工程理论,建立高速铁路曲线线路车线耦合系统有限元模型,对曲线线路在高速行车条件下的耦合系统动力学性能进行仿真,研究时速300 km等级高速动车组作用下曲线线路安全与平稳性指标,曲线线路轨道结构各部分的振动响应、列车速度与曲线半径和超高的关系.结果表明动车组以350 km·h-1的速度通过半径为5 500,7 000和9 000 m的曲线线路时,动车组的垂向和横向振动加速度以及平稳性能均满足舒适度要求,而且脱轨系数和轮轴横向力也能满足列车运行安全性要求;钢轨支点的横向力表现为过超高时内轨侧大、外轨侧小,欠超高时外轨侧大、内轨侧小;钢轨、轨枕的垂向和横向加速度随速度增加明显增大,而道床和路基的垂向加速度变化不大;钢轨和轨枕的横向动位移和动态轨距扩大量随速度的增加而增大;相同速度下,曲线半径小的轨道振动相对较大.     

200km/h提速线路轨道不平顺对车辆横向振动影响分析

轨道不平顺是列车振动的主要激扰源,其状态直接关系到列车运行的平稳性、安全性和舒适性,也是限制列车最高运行速度的主要因素之一。本文基于轨检车现场实测数据,对我国提速线路轨道不平顺、列车振动加速度进行了统计分析及相关分析,并探讨了线路轨道不平顺对列车横向动力特性的影响。结果表明:提速线路轨道不平顺幅值服从正态分布;轨向不平顺对列车横向振动有显著影响;当列车以200 km/h的速度运行时,为了避免列车在不平顺激励下产生共振,应该对40 m波长的轨道不平顺进行控制。     

市域铁路轨道减振方案研究

为探寻适用于市域铁路的轨道减振技术方案,通过建立车辆-轨道耦合动力分析模型,分析扣件减振和道床减振2类轨道减振措施对市域铁路的适用性。结果表明:行车速度的提高对车辆、轨道动力响应的影响不可忽视,在将城市轨道交通的轨道减振措施沿用到市域铁路时,必须开展适应性分析和差异化设计;当减振扣件的系统刚度取15kN/mm及以上时,可适用于120、160km/h两种速度等级市域铁路线路,满足中等减振要求;对于减振道床,为适应市域铁路120km/h速度等级的运行条件,隔离式减振垫的支承面刚度不应低于0.019N/mm3,而为适应160km/h速度等级的运行条件,隔离式减振垫的支承面刚度不应低于0.025N/mm3;当隔离式减振垫的支承面刚度设置合理时,减振道床可满足市域铁路高等减振的要求。