竖曲线参数对200km/h速度等级机车动力学性能的影响

文章利用多体动力学软件SIMPACK建立了200 km/h速度等级机车动力学模型,分析了两种形式竖曲线的半径对垂向加速度、轮轨垂向力和轮重减载率的影响,并且根据现行铁道机车车辆动力学性能评定规范加以评价。结果表明:随着竖曲线半径的增大,车体垂向加速度逐渐减小,并趋于平稳,竖曲线半径对轮轨垂向力和轮重减载率影响较小;考虑轨道随机不平顺时,根据车体垂向加速度判断,凸形竖曲线略好于凹形竖曲线;随着半径的变化,机车轮轨垂向力和轮重减载率变化不大,且均属优良范围。     

竖曲线与平面缓和曲线重叠设置研究

城际铁路引入中心城区和地下车站时,在困难条件下无砟轨道地段允许竖曲线（变坡点）与缓和曲线重叠设置。本文对比分析了竖曲线与缓和曲线的不同位置关系对行车平稳性的影响,并总结了相应的适应性措施,对于优化竖曲线与缓和曲线重叠设置提供了一种技术解决方案。研究结果表明：（1）竖曲线与缓和曲线总体上不应重叠设置。当确需重叠设置时,应对平竖曲线匹配条件予以严格限制;（2）变坡点处设凸形或凹型竖曲线,在不同位置与平面曲线搭配形成的空间线形几何形态各不相同,对车轮与钢轨的密贴性能、列车横竖向激扰震动的影响存在差异,进而影响行车平稳性;（3）竖曲线、缓和曲线间位置关系的合理搭配,有利于改善线路条件。     

高速铁路缓和曲线行车动力性能对比分析

针对三次抛物线、半波正弦和一波正弦3种线型的铁路缓和曲线,以不同的列车运行速度变化规律建立了3种不同的分析工况,理论计算了车体横向加速度时变率。利用铁道车辆系统动力学数值仿真软件,建立了具有93个自由度的单节高速车模型,同时考虑轨道不平顺的影响,仿真计算了车体横向加速度时变率,对比分析了3种不同工况下缓和曲线上车体横向加速度时变率的变化情况。结果表明,在未考虑轨道不平顺时,列车以变化的速度运行,半波正弦更具优势,在车站两端加减速地段可以考虑采用半波正弦型缓和曲线,以提高旅客乘坐舒适度;轨道不平顺对高速行车的安全性和平稳性影响很大,应严格控制轨道平顺性。     

2种铁路缓和曲线线型力学性能对比分析

基于行驶动力学理论,推导出考虑列车加减速行驶的车体侧向加速度时变率计算公式.针对三次抛物线型和半波正弦型2种线型的铁路缓和曲线,通过理论计算并与仿真计算结果进行对比,分析5种不同工况下缓和曲线上车体侧向加速度时变率的变化情况.结果表明:给出的考虑列车加减速行驶的曲线上车体侧向加速度时变率计算公式可用于不同缓和曲线线型的比选;在三次抛物线型缓和曲线上的4个连接点处,车体侧向加速度时变率有突变值,而半波正弦型的缓和曲线没有突变值,因此半波正弦型缓和曲线对提高旅客乘坐舒适度比三次抛物线型缓和曲线更具有优势.     

平竖曲线重叠地段线形参数对米轨车辆动力特性的影响

为合理确定山区米轨铁路平竖曲线重叠地段线形参数,基于动力学理论建立米轨车辆—线路动力学模型,分析山区米轨铁路线路平竖曲线重叠地段的竖曲线形式、竖曲线半径、圆曲线半径等变化对车线系统动力特性的影响。结果表明:平竖曲线重叠地段采用凸形竖曲线形式相较于凹形竖曲线形式列车的动力通过性能更好;平竖曲线重叠设置对乘坐舒适性的影响最大,对行车安全性及轮轨作用力影响相对较小;竖曲线半径变化主要影响车体垂向加速度,当竖曲线半径增至10000 m后,对车体垂向加速度影响较小;平面圆曲线半径变化主要影响车体横向加速度,当平面圆曲线半径大于2000 m后,对车体横向加速度影响较小。     

土耳其250km/h客货共线铁路缓和曲线长度的确定

研究目的:土耳其东西铁路干线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线混跑铁路标准建设,而目前国内尚无时速200 km以上的客运共线铁路标准,本文重点研究时速250 km客货共线铁路不同曲线半径条件下平面缓和曲线长度的合理取值。研究结论:(1)250 km/h客货共线铁路的缓和曲线长度要综合考虑未被平衡的横向加速度时变率和超高时变率;(2)在曲线半径一定时,速度越高,则超高越大;高速列车行车速度一定时,设计超高值是决定缓和曲线长度的主要因素;(3)250 km/h客货共线铁路要同时兼顾高、低速列车的安全性和舒适度,设计超高值较时速250 km的客运专线小,缓和曲线长度较短。     

高速动力车曲线走行性能的模拟分析

本文准确描述了高速动力车各部件间的结构关系及曲线轨道的结构特征，建立了完整的动态曲线通过模型，对高速动力车通过曲线时的轮对冲角、轮对横向力，脱轨系数及轮重减载率进行了计算分析，分析表明我国高速动力车的曲线走行性能优良。     

时速400 km高铁最小曲线半径地段列车动力学性能研究

为了研究时速400 km高铁列车经过最小曲线半径地段时的动力响应特性,建立曲线地段CRH380B列车-轨道耦合动力学模型,从时域、频域对比仿真数据与综合检测列车实测数据,验证仿真模型的正确性。模拟列车以400 km/h速度通过7 000 m半径曲线路段下的各种轨道不平顺工况,以各动力响应峰值为控制指标,并结合相干性分析,得出长波高低与轨向不平顺最大敏感波长分别为150 m和200 m。曲线地段的车体垂向加速度峰值、车体横向加速度峰值、脱轨系数峰值、轮重减载率峰值、轮轴横向力峰值分别是直线地段的1.21倍、7.58倍、4.8倍、1.17倍、3.25倍,表明线路条件改变对车体垂向加速度、轮重减载率的影响较小,对车体横向加速度、脱轨系数、轮轴横向力的影响显著。研究结论可为运营期的行车舒适性和安全性评价、轨道平顺性评价提供理论依据。     

地铁小半径曲线对轨道状态及车体振动影响研究

地铁小半径曲线与车体振动、舒适度及轨道状态关系密切,文章通过对广州地铁各曲线进行长期试验研究,分析小半径曲线与轨道状态、车体振动、行车舒适度的关系以及演变规律。研究结果表明,车辆通过小半径曲线时,行车速度越大,车体横向加速度越大,乘客舒适度越差;曲线半径越小,乘客舒适度越差;通过小半径曲线与其他曲线、直线的轨道质量指数(TQI)对比发现,曲线的半径越小,TQI越大,轨道状态、轮轨接触关系越差。最后提出通过小曲线的速度建议。     

客运专线缓和曲线运营性能浅析

从运动学和旅客舒适度的角度建立了缓和曲线运营性能的评价指标，分析了缓和曲线线型条件与运营性能的关系，比较了几种典型的高次缓和曲线运营性能，对我国客运专线无碴轨道缓和曲线选型提出了相应的观点及建议。     

轨道随机不平顺对高速铁路列车运行性能影响分析

轨道几何不平顺不仅是列车动力响应的主要原因,也是列车运行安全性和平稳性的重要因素。基于SIMPACK多体动力学仿真软件,分析4种基本随机不平顺对高速列车直线运行性能和曲线运行性能的影响,对比不同激励类型下列车的安全性和平稳性指标,并推导出最不利影响激励和线路位置,为现场控制基本轨道不平顺,制定轨道养护维修和不平顺管理标准提供理论依据。分析结果表明:方向和高低随机不平顺分别对列车的横向加速度以及垂向加速度影响较大,轨距随机不平顺对曲线地段列车脱轨系数作用最大,方向随机不平顺对列车在直线和第二段缓和曲线处脱轨系数影响较大,同时在两段缓和曲线处轮重减载率也急剧增大,水平随机不平顺对两个缓和曲线地段处列车的脱轨系数影响较大。     

跨坐式单轨车辆的临界横向力与曲线限速

在离心力的作用下,跨坐式单轨车辆走行部一侧的稳定轮减载。根据稳定轮刚刚脱离轨面这一临界状态,定义此时车体离心力为临界横向力。采用达朗贝尔原理将跨坐式单轨车辆通过曲线的动力学问题转换为静力学问题,推导出临界横向力和稳定轮预压力之间的关系公式,并利用多体动力学软件UM验证了公式的准确性。依据临界横向力公式,从舒适度角度计算稳定轮预压力的合理取值,得到曲线最高限制速度和最低限制速度与稳定轮预压力、轨道梁超高率以及曲线半径之间的关系。结果表明:临界横向力与稳定轮和导向轮的预压力成线性关系;考虑运行安全性和舒适度要求,本文中车辆的稳定轮和导向轮预压力设置为7kN时,轨道梁最大超高率设置为6%比较合适。     

线路轨距对曲线钢轨侧磨的影响

我国铁路较大部分是山区铁路，曲线多，特别是小半径曲线，钢轨更换的主要原因是磨耗。调查资料表明，我国小半径曲线铁路上的钢轨有98％是由于磨耗超限而报废的。曲线钢轨侧面磨耗又在磨耗超限中占较大比例。影响侧面磨耗的因素很多，主要有轨道结构几何状态，机车车辆走行部分的动力学性能，钢轨材质以及环境因素如温度，空气湿度、污染等。     

基于总体加权起落道量最小的铁路竖曲线优化方法研究

为保证在有限的天窗时间内及时完成轨道纵断面线形的整正,在铁路竖曲线前后夹直线拟合的基础上,以竖曲线最小坡段长度、最大坡度、相邻坡段最大坡度差、最小竖曲线半径为限制条件,轨道实测点总体加权起落道量最小为目标函数,建立了铁路竖曲线优化模型.该优化模型无需对竖圆曲线进行拟合,避免了竖圆曲线在弧径比较小时出现拟合病态的问题.为...     

基于实测数据的曲线轨道处钢轨横截面载荷研究

铁路具有运量大、运输密度高、车辆轴重大等特点,其对轨道结构的冲击作用力相当大,容易导致钢轨磨损以及轨道部件破损,降低行车安全性。曲线轨道作为线路的重要组成部分,具有转向角和外轨超高的特点,因此列车通过时,轨道的受力状况会发生变化,导致车辆晃动、轨道磨耗加剧。为研究小半径曲线处钢轨的受力状况(包括垂向力和横向水平力),奥地利联邦铁路公司下属基础设施股份公司(?BB-Infrastruktur AG)开展了一项课题研究。研究目的是基于实测数据创建小半径曲线上钢轨横截面的垂向力和横向水平力载荷谱,并基于所创建的载荷谱估算小半径曲线中钢轨的寿命。     

凹形竖曲线上梯形轨道的稳定性研究

为了研究凹形竖曲线上梯形轨道的稳定性,以某城市轨道交通线为例,建立梯形轨道在凹形竖曲线上的叠合梁模型,计算分析在温度荷载、列车垂向荷载和制动力作用下,梯形轨道在凹形竖曲线上的力学特性以及扣件纵向阻力和缓冲垫刚度对轨道结构受力和变形的影响规律。计算表明:由于凸挡台的限位作用,轨道结构在竖曲线上较为稳定;扣件的纵向阻力对钢轨的纵向位移影响较大,为限制钢轨的纵向位移可适当增加扣件的纵向阻力;凸挡台缓冲垫刚度的提高能有效控制钢轨的纵向位移,但会减小缓冲作用,故应合理控制缓冲垫的刚度。     

适应既有线高速化的轨道构造和轨道管理

本文介绍既有线高速化已采取的轨道方面的对策，概要叙述既有线高速化研究课题“钢轨凹凸和轮重变化”和“曲线地段的横压和舒适度”。     

轨检车水平加速度检测问题的探讨

我国既有铁路绝大多数都是客货车混跑，曲线超高的设置矛盾颇多，列车快速通过曲线时，仅欠超高引起的水平加速度就达085g，文章认为将车体水平加速度简单地纳入轨道养护维修质量评价体系不尽合理。     

机车车辆通过缓和曲线时悬挂系统及轮重的动态特性

在分析机车车辆通过曲线轨道时悬挂点相对位移的基础上,研究悬挂系统的承载特性和轮重的增减载性能。结果表明:机车车辆以欠超高状态进入缓和曲线时会造成前构架二系悬挂外侧垂向力增载,驶出缓和曲线时则会有一定程度的减载,而后构架二系悬挂垂向力的增减载特性与前构架相反;欠超高状态也会对一系悬挂产生影响,尤其对一、四位轮对处一系悬挂垂向力的影响显著;导致机车车辆进出缓和曲线时表现出不同承载特性的主要原因来自于车体质心和构架质心处的超高角之差;采取降低二系悬挂垂向刚度、减小车体和构架质心处的超高角差等措施,可以改善机车车辆通过缓和曲线时悬挂系统的动态承载特性。     

高速铁路线路轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法及应用研究

为揭示高速铁路线路纵断面参数变化,以及和轨道不平顺、路基大桥沉降关系,针对国内尚无轨道纵断面参数动态检测装备,提出基于惯组的轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法。首先,建立转向架构架及惯性坐标系,并以重力加速度、水平加速度极小相关性为基准对齐两坐标系;其次,基于转向架构架纵向加速度解算轨面坡度,并补偿列车俯仰运动及与轨道平面纵向倾角误差;然后,以坡度测量值为基础解算竖曲线半径;最后,以高速综合检测列车为平台,在国内某新建高速铁路实车试验。结果表明：坡度和竖曲线曲率重复性偏差绝对均值分别为0.07‰、0.71×10^-3 rad/km,极差分别为0.22‰、0.005 rad/km。