提速列车与道岔的垂向相互作用研究

运用车辆－轨道耦合动力学理论，通过建立道岔垂向不平顺激扰模型，进行了机车车辆与道岔垂向动态相互作用的仿真研究。针对我国铁路提速实际，详细分析了提速客车及提速货车对道岔的动力影响；并具体分析比较了６０ｋｇ／ｍ钢轨１２号提速道贫固定型辙叉和可动心轨辙叉的动力性能；此外还讨论了道岔磨耗对轮／岔相互作用的影响，并提出了提速道岔垂直磨耗维修标准的建议值。     

轮轨结构参数对列车运动稳定性的影响

基于车辆—轨道耦合动力学理论,运用动力学仿真软件TTISIM,系统地分析和探讨了机车车辆的抗蛇行减振器,一系悬挂刚度,转向架轴距,车轮踏面锥度对临界速度的影响,以及轨距,钢轨小反,轨底坡,扣件刚度和阻尼等参数对列车稳定性的影响。指出在计算机车车辆的临界速度时,不仅要考虑整车的结构参数和模型,还应把轨道模型和结构参数纳入整个模型和分析过程。这对铁路机车车辆结构参数优化设计,提高或改善机车车辆运动稳定性,及既有线提速改造和高(快)速铁路修建等工程问题均具有实际意义。     

高速铁路轮轨噪声预测分析

基于高速铁路轮轨噪声机理,对高速铁路轮轨滚动噪声预测方法进行分析。建立高速铁路轮轨噪声预测分析模型,为轮轨噪声的控制提供必要的依据。在探讨列车—轨道相互作用关系、轮轨表面粗糙度、轮轨接触滤波、噪声辐射比、轮轨系统噪声辐射、地面的声反射等问题的基础上,对我国快速客运专线的轮轨噪声进行了数值仿真预测。给出轮轨噪声的频谱特性、距离衰减特性及随运行速度的变化规律。     

减轻列车轮轨横向动力作用的技术措施

基于铁道车辆-轨道耦合动力学理论及仿真分析系统，分析了机车车辆悬挂参数、结构参数及轨道结构参数对轮轨横向相互作用的影响，在此基础上提出了降低轮轨横向动力作用的技术措施：（1）一系水平定位刚度（纵向和横向刚度）对轮轨横向动力作用影响较大，刚度值选取的基本设计原则是，在充分满足运动稳定性的前提下，尽可能降低刚度值；（2）二系水平（包括纵向和横向）刚度对轮轨横向动力作用影响不明显，设计时，应更多地考虑机车车辆的平稳性；（3）簧下质量对轮轨横向动力作用影响较大，较小簧下质量，将使轮轨横向动力作用得到显著的降低；（4）较低的扣件横向刚度、扣件垂向刚度及道床横向刚度等参数值将有利于降低轮轨横向动力作用。     

机车轮对轮缘偏磨分析研究

针对SS7A、SS7C机车在运用中出现轮缘偏磨较为严重,使其使用寿命大大降低这一技术难题,运用VPD技术CAE对SS7A机车进行了轮缘偏磨多因素分析研究,通过分析找出了影响因素关键所在,继之根据影响因素的大小,制定了实施措施.通过应用考核验证了方案的可行性,为解决轮缘偏磨提供了依据.     

高速列车与线桥结构动态相互作用理论分析与试验研究（国家自然科学基金项目：50178061）

由本项目负责人主持，联合北方交通大学、中国铁道科学院和中南大学桥梁专家共同开发了这一软件。该软件由列车、轨道、桥梁、轮轨关系以及轨/桥作用五大模块组成。五大模块建立了完备的机车车辆模型库、轨道模型库、桥梁单元模型库以及轮轨关系模型、轨/桥作用模型     

铁道车辆通过辙叉时的垂向动力模拟计算

在车辆－轨道垂向系统统一模型的基础上，提出铁道车辆－辙叉相互模型。对道岔结构作一定的简化处理，针对道岔垂向几何不平顺，运用轮轨系统耦合动力学理论，模拟计算得到车辆通过道岔辙叉时的轮轨冲击力以及车体、辙叉、岔枕和道床等振动响应。模拟结果显示：辙叉叉心处的不平顺空间，是直接影响轮轨冲击力的部位，它可以引起较大的轮轨冲击力，并引起车辆与轨下基础结构振动。     

车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真

为了提高车辆-轨道耦合动力学系统可视化仿真的逼真度,采用迹线法计算了车轮踏面接触轮廓面,以平面方式表现轮轨动态接触关系,钢轨以梁的形式参与振动,通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明,在保证优良的实时性的同时,可以清晰地观察轮轨接触点的变化情况,免去了在复杂的三维场景中变换视点的操作,使轮轨动态接触关系更简洁,通过实时创建钢轨模型,使钢轨振动行为的模拟更逼真。     

铁路轨道不平顺随机过程的数值模拟

分析了目前广泛应用的几种轨道不平顺模拟方法,构造了基于频域功率谱等效的一种新的算法,分别求出频谱的幅值和随机相位,再通过傅立叶逆变换是到轨道平顺时域模拟样本。数值模拟试验表明,这种模拟方法较其它模拟方法更为简洁有效。     

大型货车对线路动力影响的研究

基于轮轨系统耦合动力学原理，应用车辆一轨道垂向系统统一模型及计算机仿真软件，分析了大型铁路货车对线路的动力影响与危害，并讨论了宜所采用的车辆技术对策。通过对新设计的大型货车方案进行轮轨动力作用性能预测，论证了我国发展低动力作用大型货车运输体系的切实可行性。