悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

悬挂式单轨车辆曲线通过性能分析

分析悬挂式单轨车辆的转向架结构及组成,建立相应的SIMPACK动力学仿真模型,总结悬挂式单轨车辆通过曲线时的受力分布和力矩平衡公式。应用控制变量法分别研究曲线通过速度、导向轮轮轨间隙和导向轮径向刚度对车辆曲线通过性能的影响。仿真结果表明,导向轮径向载荷随曲线通过速度和导向轮轮轨间隙的增大而增大,随导向轮径向刚度的增大而减小。其中,导向轮轮轨间隙对构架的横向加速度影响较大,对车体横向加速度影响较小。     

悬挂式单轨交通最小曲线半径及曲线限速研究

研究目的:悬挂式单轨交通目前在我国公共交通领域尚未有运营线路,相关研究资料较少,为适应国内山地城市和旅游城市对悬挂式单轨交通的发展需求,对悬挂式单轨交通技术标准进行研究具有重要意义。本文针对悬挂式单轨交通的特点,对悬挂式单轨交通的最小曲线半径及曲线限速值进行研究,提出各种运行速度下线路最小曲线半径的建议值,以及曲线速度限制值的计算方法,以期为悬挂式单轨交通设计及规范编制提供参考。研究结论:(1)悬挂式单轨交通线路平面曲线半径宜适应列车运行速度要求,当最高运行速度为60 km/h时,悬挂式单轨交通线路最小曲线半径可取200 m;当最高运行速度为50 km/h时,最小曲线半径可取150 m;(2)当不具备设置满足速度要求的曲线半径时,可按V=4.52R~(1/2)计算曲线速度限制值,且不大于列车的最高运行速度;(3)本研究成果对悬挂式单轨交通线路设计标准确定及规范编制具有参考价值。     

基于倾斜时变率的悬挂式单轨缓和曲线长度研究

悬挂式单轨在我国有很大的发展潜力,目前尚未形成统一的技术标准、规范,对线路缓和曲线长度的计算方法和公式进行研究。结合我国悬挂式单轨实验车型相关资料,分析车体摆动原理,通过借鉴类似轨道交通的成熟的计算理论,推导缓和曲线的计算公式,同时分析公式中的列车倾斜时变率的影响因素及合理值,最后进行检算和与国内外类似系统的公式进行对比。确定不同条件下线路缓和曲线计算公式,编制缓和曲线长度表,研究结论已经应用于黄果树悬挂式单轨工程。     

悬挂式单轨道岔结构选型与系统设计

研究目的:悬挂式单轨作为一种中低运量交通制式,在中小城市轨道交通及景区观光线路中具有明显的优势。在总结国外悬挂式单轨交通应用的基础上,对悬挂式单轨道岔结构类型、结构特点进行对比分析,提出了我国悬挂式单轨道岔结构选型建议;结合悬挂式单轨交通特点,提出悬挂式单轨道岔结构系统设计建议。研究结论:(1)悬挂式单轨道岔可采用可动心辙叉道岔,道岔侧股采用单圆曲线线型;(2)悬挂式单轨道岔结构设计应系统考虑道岔线型、道岔梁结构设计、道岔转辙系统设计、道岔梁支座及供电轨等接口设计、运营维护设计等因素;(3)为了提高维修维护效率、减小维修维护工作量,降低后期运营风险,建议设置道岔运维监测系统;(4)该研究成果可为悬挂式单轨道岔系统设计提供参考。     

单轴转向架跨坐式单轨主要线路技术条件

为探讨和解决目前跨坐式单轨在设计和建设中遇到的问题,首先对单轴转向架跨坐式单轨与传统双轴转后架跨坐式单轨的区别进行了分析,并给出了其适用范围。结合国内外跨坐式单轨线路技术条件的现状,对主要线路平面技术条件(如最小曲线半径、最小曲线长度及夹直线长度等)及主要线路纵断面技术条件(如最大坡度、竖曲线半径、最短坡段长度等)进行研究。提出单轴转向架跨坐式单轨的各项主要线路技术参数的具体取值和计算方法。可为后续跨坐式单轨项目建设乃至相关规范的制定提供参考。     

悬挂式单轨交通线路最小曲线半径的选择

悬挂式单轨交通具有转弯半径小、爬坡能力强等优点,是解决中小城市道路拥堵、旅游风景区交通的上佳方案。根据黄果树项目选购的车辆参数和转向架结构特点,分析了列车通过曲线时的摆动原理,确定了车体的摆动角度,计算了未被平衡横向加速度,进而计算得到不同列车运行速度对应的线路曲线半径。通过对悬挂式单轨交通与道路的适配性分析发现,二者线型配合性好。     

一种悬挂式单轨转向架结构方案及分析

通过分析德制H-BAHN悬挂式单轨车辆,并结合国内外现行标准、规范及相关专利和文献以及其他相关资料,构建了悬挂式单轨车辆转向架结构模型,分析其中一系、二系悬挂系统及各元器件的作用,并对其曲线通过时各器件性能进行了分析校核。     

悬挂式单轨车辆摇枕强度分析

在国内尚无有关悬挂式单轨转向架摇枕强度计算标准的情况下,结合EN 13749、UIC 515相关标准规定,以及悬挂式单轨转向架摇枕工作特点,分析出悬挂式单轨转向架摇枕的加载种类和加载条件,设计出模拟超常工况和运营工况的载荷组合。通过大型有限元计算软件ABAQUS对悬挂式单轨转向架摇枕进行了静强度分析计算,计算结果表明:摇枕承受应力最大位置为其内部加强筋与下底板焊接处。最后利用Goodman疲劳极限图对其进行疲劳判定。计算结果表明:悬挂式单轨车辆摇枕整体结构满足静强度以及疲劳强度要求。     

悬挂式PRT车辆转向架设计与分析

基于PRT系统的优势,结合悬挂式单轨车辆的结构特点,设计了一款悬挂式PRT车辆转向架;对其结构特征、主要技术参数、转向架的重要组成部分及工作原理进行了详细介绍,并参考EN 13749标准对该转向架构架进行了强度评估与模态分析。仿真结果表明,构架结构设计合理,满足运行要求。     

基于乘客舒适度的悬挂式单轨平面圆曲线参数研究

由于车辆结构的差别,悬挂式单轨平面圆曲线参数与传统轮轨相差较大。为研究合理的圆曲线参数取值,本文运用行驶动力学理论,从乘客舒适度角度,对最小平面曲线半径和最小圆曲线长度等参数进行了计算研究,提出了相应的取值建议。当车辆最大偏转角不大于6. 843°,最大未被平衡离心加速度不大于0. 8 m/s~2,车速为80km/h时,最小平面曲线半径应不小于250 m。由于悬挂式单轨车辆的悬挂结构和参数与传统轮轨车辆存在较大区别,其最小圆曲线长度应不小于2V,是传统轮轨铁路的4倍。后续可在此研究成果基础上,利用车线耦合动力学理论,对乘坐舒适性、车线动力响应、车辆性能与线路参数之间的匹配关系等进行进一步研究,并综合考虑建设成本、运营维修等因素,合理确定各项参数。     

悬挂式单轨旅游观光线路主要技术标准研究

目前,国内尚无成熟的悬挂式单轨交通设计体系。为探索和完善悬挂式单轨旅游观光线路技术标准,以湖北恩施青云崖度假区旅游观光线设计为例,结合国内多条悬挂式单轨试验线的设计、制造、安装、运行经验及乘坐体验,对悬挂式单轨旅游观光线路主要技术标准进行分析研究。根据列车最高运行速度、未被平衡的离心加速度、车体最大允许倾角确定线路平面曲线最小半径;根据未被平衡横向加速度的时变率计算缓和曲线长度;根据最高运行速度计算竖曲线半径;为了降低轨道梁设计、制造和安装难度,认为平曲线、缓和曲线、平面夹直线及纵断面夹直线最小长度不宜小于一节轨道梁的长度;并给出了最大坡度、坡段最小长度等主要参数的选取原则。     

基于延续算法的车辆稳态曲线通过性能的参数研究

应用延续算法对车辆系统稳态曲线通过性能进行了系统的研究。重点考察了转向架悬挂系统刚度和车辆运行速度的影响。结果表明，一系悬挂刚度对轮轨相互作用有较大影响，二系悬挂刚度对轮轨相互作用影响不大。     

悬挂式单轨平面圆曲线乘客舒适度控制标准取值研究

乘客舒适度标准是确定线路平纵断面设计参数最为重要的控制指标,也是必须满足的强制性指标。为合理平衡乘客舒适度与工程建设成本之间的跷跷板关系,通过系统总结国内外各种现有制式取值标准,就悬挂式单轨乘客舒适度控制标准取值开展理论分析研究,并提出相应建议。与平面圆曲线半径相关的乘客舒适度指标为车体偏转角及未被平衡离心加速度,随着偏转角和未被平衡离心加速度数值的增加,其对最小圆曲线半径的影响逐渐减弱,恶化舒适度条件并不完全等同于工程效益的减小。悬挂式单轨最大偏转角理论上可突破传统轮轨铁路7.7°的限制,但增大偏转角对限界造成的影响不可忽略。人体可忍受的振动持续作用时间与未被平衡离心加速度大小成反比,将加速度控制在0.4～0.8 m/s~2是合理的。     

悬挂式单轨车辆转向架抗侧滚止挡强度分析

为了对悬挂式单轨车辆转向架抗侧滚止挡进行静强度分析,文章以EN 13749和UIC 515-4标准为基础,结合悬挂式单轨车辆转向架的实际受力情况,分析悬挂式单轨车辆转向架抗侧滚止挡的加载条件,并设计模拟超常工况的载荷组合。通过ANSYS软件对其进行静强度计算,结果表明:抗侧滚止挡受力最大位置为支撑筋板顶部,其结构满足静强度要求。     

跨座式单轨车辆曲线通过安全性研究

通过对单轨车辆转向架及轨道梁进行受力分析,并结合铁道以及汽车安全性能的评价指标,对单轨车辆曲线通过安全性能评价指标进行了深入研究,对车辆倾覆系数进行了修订;基于轮轨安全性,通过计算对轮轨横向力进行了限定;对防脱轨稳定性的评价方式重新定义,并以此分析和评价了单轨车辆以正常运营速度(36 km/h)通过S型曲线时的安全性能。结果表明:单轨车辆在此曲线上行驶时具有很好的安全性能。     

跨座式单轨车辆动态包络线计算方法

针对跨座式单轨车辆,介绍其转向架的组成和导向方式,分析影响计算跨座式单轨车辆动态包络线的因素。在《跨座式单轨交通设计规范》(GB50458—2008)计算方法的基础上,借鉴地铁动态包络线计算方法,结合跨座式单轨车辆及其转向架的结构特点,推导得到跨座式单轨车辆动态包络线计算公式,编制限界计算软件。     

跨座式单轨车的发展及其应用前景

跨座式单轨车作为现代城市轨道交通中的一种,具有独特的轮轨关系和走行机理,拥有爬坡能力强,占地少,地形适应性强等优点。文章详细叙述了跨座式单轨车的发展历史,并根据不同类型跨座式单轨车转向架的结构差异,分类介绍其现状和技术特点。结合我国城市轨道交通的现状,叙述了我国跨座式单轨车的发展现状。对比其他类型的城市轨道交通,分析了跨座式单轨车的优缺点,并对其应用前景进行分析。     

列车及轨道参数对曲线钢轨波磨影响及防治措施研究

针对地铁曲线段出现的钢轨波磨问题,利用车轨动力学模型研究了转向架一系横向及纵向刚度、轮轨摩擦系数、曲线半径、超高、轨距、轨道横向及垂向支撑刚度等参数对曲线轮轨磨耗的影响,结果表明:(1)适当减小转向架一系纵向刚度可显著降低曲线段轮轨磨耗;(2)轨面摩擦系数由0.5降低至0.3,轮轨磨耗指数可降低约25%;(3)轮轨磨耗随曲线半径的减小呈指数式增长;(4)线路超高、轨距对轮轨磨耗影响较小,进而提出曲线钢轨波磨的防、治措施建议:(1)适当降低轮轨间摩擦系数、提高钢轨硬度、加宽曲线段轨距和开展曲线轨道磨耗信息化管理等措施,可缓解既有线曲线钢轨波磨;(2)优化车辆一系横向及纵向刚度、增大线路曲线半径、避免小半径"S"形曲线、设置曲线欠超高、降低轮轨间摩擦系数等措施,可对新建线路曲线钢轨波磨进行预防。     

悬挂式单轨车辆走行轮失效对曲线通过及运行平稳性影响的仿真分析

悬挂式单轨车辆走行轮在车辆运行中起到承载和传力的重要作用,其走行轮失效对悬挂式单轨车辆运行性能有重大影响。通过多刚体动力学理论建立悬挂式单轨车轨耦合动力学模型,仿真分析了不同工况下走行轮失效对单轨车辆曲线通过及运行平稳性的影响。仿真结果表明:空载状态下走行轮失效的悬挂式单轨车辆在曲线半径100 m的线路上限速为35 km/h,而满载状态下走行轮失效的车辆一直处于不安全状态,需要尽快行驶到就近站点疏散乘客;同侧走行轮失效对单轨车辆的影响趋势基本一致;在相同行车速度下,走行轮失效时竖向平稳性指标出现了部分数值超过3.0的情况,说明走行轮失效时车辆的运行平稳性会变差。仿真研究结果可为走行轮失效的悬挂式单轨车辆运行提供参考。