高速列车制动计算中值得关注的问题

1998年颁布实施的《列车牵引计算规程》已法定采用单位重力的作用力N/kN作为单位力(列车阻力或牵引力或制动力)的单位,我国高速列车制动计算中单位力的单位必须统一到法定单位上来,并采用由此建立的一系列计算公式;同时指出高速动车组的制动计算绝不能忽视回转质量系数,均牵式(动力分散式)高速列车的回转质量系数大于推挽式(动力集中式);此外,还对制动粘着系数、列车基本阻力等制动计算参数的试验公式实用化问题作了论述。     

我国铁道列车紧急制动距离限值核定原则的探讨

列车紧急制动距离限值涉及列车制动限速、信号机布置、速度监控模式等相关重大技术问题,并受粘着条件、非粘制动介入程度以及制动减速度等条件限制。基于列车动能与列车制动力功(含阻力功)相等的条件,建立了普遍的铁道列车紧急制动距离限值的核定原则及计算模式,分析与选择了回转质量系数、制动粘着系数、粘着系数利用程度、列车单位基本阻力、非粘制动比例系数、安全距离、制动空走时间以及制动减速度等相关参数。描述并阐明:我国制动粘着系数公式(湿轨)可扩展应用于更高速度范围;粘着系数利用程度因制动装备技术水平而异;非粘制动比例系数可达20%～40%;旅客列车的紧急制动平均减速度宜控制在0 08g～0 1g以内,最大不宜超过0 12g,货物列车的紧急制动平均减速度可按旅客列车的60%～70%考虑。推荐的核定原则与计算模式适用于所有轮轨系列车。     

列车准确停车控制的探讨

在列车准确停车过程中，采用列车单位合力进行计算难以解决列车重量不确切和随机因素带来的影响，若在过程中采用实时产生的列车加速度作为控制参数则是合理的，可行的，并提出了模糊控制的应用问题。本文探讨的是１２０ｋｍ／ｈ以下的普通列车。     

列车制动力的等效换算原理及应用

根据等效换算处理原则的两次应用，两种计算列车制动力的相关方法得以建立。基于对换算法（一次等效换算）和等效法（二次等效换算）的分析，计算，比较和讨论，作者说明等效法具有广义的通用性，可用于多种材质闸丽列车计算列车制动力，编制机车车辆每台（辆）等效换算闸瓦力表，制定列车制动限速表，填写列车制动性能证明书等，并可为列车速度监控制动模式及制动系统设计提供参考，作者还证明在大多数情况下，制动初速对两种方法的计算结果影响不大，而且偏于安全，此外，作者还建议对《牵规》进行调整和补充，发布《牵规》补充件，以便与《技规》统一。     

大秦线重载列车运行仿真计算研究

针对大秦线的实际情况,通过建立重载列车运行仿真计算模型,研究大秦线不同编组重载列车的牵引、制动等技术参数,为大秦线组织重载列车试验、制订合理的操纵方法和保证列车安全、可靠、正点、高效、节能运行提供技术依据.仿真计算表明采用LOCOTROL技术,运用合理的操纵方法,按照SS4型机车(1 2 1)和(4X5000t)编组方式以及HXD1机车(1 1 0)编组方式牵引2万t组合列车,均能够满足大秦线运行时分以及长大下坡道对循环制动再充风时间的安全性要求.采用HXD1型机车(1 1 0)编组方式牵引2万t列车的最大纵向力比SS4型机车(1 2 1)编组方式的稍大,紧急制动最大纵向力一般在2000 kN以下,常用全制动最大纵向力为1000 kN左右,均有一定的安全裕量.仿真计算结果与实际试验结果相吻合,为大秦线成功开行2万t级重载组合列车提供了技术支持.     

高速列车风对附近人体的气动作用影响

采用计算流体力学的数值方法和移动网格模拟计算方法,研究3种车头形状、从200 km.h-1到350 km.h-1的4种车速、从1.0 m到3.5 m的5种人车距离条件下列车风对人体气动作用力和人体附近列车风速度大小的影响,提出列车风对人体最大水平作用力计算关系式和人体附近最大列车风速计算关系式、以及高速列车附近人体安全距离的建议值。计算结果表明:列车风对附近人体产生的作用力因车头(尾)形状不同而差别很大,车头形状越钝,列车风对附近人体产生的作用力越大,完全钝型与充分流线型车头相比,在车速350km.h-1、人车距离1 m时列车风产生的作用力可相差7倍以上;不同车头形状产生的列车风对附近人体的作用力,其差别随人车距离的增大而减小,大致呈二次方函数规律变化;不同条件下车头(尾)通过时列车风对附近人体的水平作用力方向的变化趋势基本相同,作用力方向角变化约300°。     

27t及以下轴重混编列车纵向车钩力试验研究

为研究掌握既有线开行27t及以下轴重混编列车的技术性能,中国铁路总公司在山西中南部铁路通道组织了"既有线开行27t及以下轴重混编列车综合试验"。通过分析试验列车在紧急制动、常用全制动以及长大下坡道调速制动工况下的纵向车钩力及其变化规律,研究混编列车的车钩力特性,为既有线开行27t轴重混编列车提供技术支持。分析认为:在各种装载和编组条件下,试验中混编列车最大拉钩力913kN,最大压钩力1194kN,超过1 000kN的车钩力只出现过一次。由于参试的27t轴重货车制动率明显小于既有通用货车,使得混编列车紧急制动时可能出现较大的拉钩力。     

考虑制动条件的高速列车—轨道—桥梁系统动力响应分析

以CRH2型动车组制动通过铺设无缝线路的10跨简支梁桥为例,运用刚体动力学建立车辆模型,以空间梁单元模拟轨道和桥梁结构,非线性弹簧模拟线路纵向阻力,根据高速列车制动的特点确定列车制动力、轮轨密贴假定求解轮轨力,通过系统间全过程迭代求解系统方程,进行高速列车制动时车辆—轨道—桥梁系统动力响应分析。结果表明,在列车停车瞬间由于制动力的突然消失,车辆、轨道和桥梁结构的纵向均会出现最大振动;桥梁中间墩墩底截面的最大弯矩约为1 800kN.m,小于按我国桥涵设计规范中列车制动附加力静力计算方法得到的最大弯矩4 000kN.m,说明按规范中的静力计算方法计算的高速列车制动力有一定的冗余度。     

繁忙干线上重载快运列车的制动系统分析

在分析重载快运列车制动问题(紧急制动距离、粘着利用率、轴制动功率和列车的纵向冲动)的基础上，提出了在繁忙干线上5000t级重载列车提速至120km／h对制动系统的要求，指出配套使用空重车无级自动调整装置和120K型货车空气控制阀能够适应繁忙干线上开行重载快运列车的需要，并建议推广“10”制动缸配HGM-A型高摩合成闸瓦”的装车模式。     

列车制动系统及其关键零部件

1列车制动系统的构成 用来控制机车车辆速度或使之停车的装置统称为制动系统。它由机车制动装置和车辆制动装置组成。当前在铁路机车车辆牵引传动和制动系统中，采用了机械、电气、空气和液压等技术来传递各种作用力和能量。