高速铁路竖曲线参数取值与动力学分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用仿真软件研究不同运行条件下高速列车通过竖曲线起点时的动力学性能,并计算得出高速铁路竖曲线的最小半径和最小长度的推荐值。结果表明:车体垂向振动加速度随竖曲线半径的增大而下降,与纵坡坡度的关系不明显;为保证旅客的舒适度,运行速度250,300,350 km/h分别对应的最小竖曲线半径推荐值为14,21,29 km;竖曲线起点引起的车体振动衰减时间服从正态分布,与竖曲线半径、纵坡坡度以及运行速度的关系不大;为避免车体振动叠加,行车速度为350 km/h时,竖曲线最小长度应不小于110 m,在线路条件较好时应不小于120 m。     

地铁线路曲线段几何形位对轮轨接触状态的影响

采用Ansys软件建立了地铁线路小半径曲线区段的轮轨接触三维有限元模型,通过改变曲线半径、超高、轨底坡与轨距,分析曲线的几何形位对轮轨接触状态的影响。计算结果表明：在小半径曲线区段,车辆轮对轮缘容易与钢轨轨距角发生挤压,导致钢轨轨距角应力集中,加剧磨耗发展;随着曲线半径的增大,最大接触等效应力有所减小;超高设置应综合考虑曲线半径与行车速度,充分平衡列车通过小半径曲线时产生的离心力;随着轨底坡增大至1/20,轮轨配合更紧密,接触应力显著减小;适当加宽轨距可改善轮轨的匹配状态。     

郑州地铁曲线磨耗定点定周期检测模型

地铁曲线设备磨耗问题严重影响地铁行车安全与乘客乘坐舒适度。研究分析国内地铁和国铁的曲线磨耗检测管理现状,结合郑州地铁轨道智慧运维系统开发项目的实施推进,建议郑州地铁曲线磨耗检测应设置固定检测点,不同半径曲线宜设置不同的检测周期。     

地铁曲线波磨地段轮轨动力特性影响因素

针对地铁小半径曲线地段的钢轨波磨问题,建立地铁车辆-曲线轨道空间耦合动力学模型,分析曲线半径、行车速度、轮轨摩擦系数等参数对轮轨动力特性及钢轨波磨的影响.为控制钢轨波磨发展,对地铁线路的设计、运营和维护提出了建议.结果表明:曲线半径从800 m减小至300 m时,磨耗功率均方根增大2.7倍,标准差增大85％,过小的曲线...     

地铁小半径曲线钢轨波磨影响因素分析

针对地铁线路普遍存在的钢轨磨耗现象,从轮轨蠕滑力和磨耗功率的角度研究地铁小半径曲线钢轨波磨问题,并利用多体动力学软件SIMPACK建立车辆-轨道动力学耦合模型对地铁曲线地段上车辆运行速度和曲线半径对轮轨磨耗的影响进行动力仿真计算和分析。分析计算结果表明:车辆运营速度不宜过低,为降低轮轨磨耗、保证行车安全及运力需求,最高运营速度定为60～70 km/h为宜;曲线半径对钢轨磨耗功率影响较大,在符合城市规划等决定因素的要求下地铁线路曲线半径尽量大于500 m,可以实现良好的运行效果。     

导轨式胶轮电车单元式铰接车体的铰接机构运动学分析

介绍了多模块铰接式胶轮承载的导轨式胶轮电车系统架构和主要技术参数。阐述了单元式铰接车体的组成和运动学关系。利用MSC ADAMS软件分析了车辆在小半径平曲线、小半径竖曲线及小半径S型曲线线路条件下的通过性能。校验了走行部与车体之间、车体自身之间是否有干涉发生,并计算了车体相对最大转角,确认铰接机构运行关系满足车辆运行需求。     

钢轨波磨对车辆-轨道动态响应的影响

在对我国某地铁A型车、轨道结构、行车速度以及钢轨波磨状态等进行现场调查的基础上,根据车辆-轨道耦合系统动力学理论,建立车辆-轨道垂向耦合动力学数值分析模型,计算分析波磨波长、波深和行车速度对轮轨相互作用及车辆运行稳定性的影响,并且以轮重减载率限值标准为判定依据,计算分析了不同波长情况下波磨波深的建议控制值。研究结果表明:轮轨作用力随波磨波深和行车速度的增加而呈线性增长,随波磨波长的增加而减小;钢轨波磨和行车速度对车体振动响应的影响可以忽略,而波磨和行车速度对轮对振动响应影响十分明显,整体表现为波磨深度和行车速度越大轮对振动加速度越大,波磨波长越长轮对振动加速度越小;以0.65的轮重减载率限值标准为判定依据,分析20～60mm波长范围内波深控制指标,建议波长为20、30、40、50、60mm短波钢轨波磨波深分别达到0.05、0.04、0.06、0.06、0.09mm时进行打磨处理。     

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.     

小半径曲线钢轨波磨对振动和二次噪声影响试验研究

为研究地铁小半径曲线波磨地段列车通过对地面振动和室内二次噪声的影响,在地铁某小半径曲线波磨地段展开实车测试。在列车通过速度分别为40km/h、50km/h 和60km/h 的条件下,分别测试钢轨打磨前后隧道内钢轨、道床和隧道壁的振动加速度,地上室内和室外振动加速度、室内二次噪声。结果表明,钢轨打磨前室内振动超标约7.3～15.7dB,二次噪声超标约1.9 ～11.5dB;钢轨打磨后仅室内振动在行车速度为60km/h时超出夜间标准约1.7dB,其余均不超标。测试结果证明钢轨打磨对于减轻地铁引起的振动和二次噪声的有效性。     

线路条件对高速列车横向动态偏移量的影响

为研究不同线路条件对车辆横向动态偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据,利用SIMPACK软件建立车辆一线路耦合模型,研究轨道不平顺、曲线超高对车辆最大横向动态偏移量的影响。结果表明：轨道不平顺会增大车辆的横向动态偏移量,在直线线路上车辆横向动态偏移量随列车速度的增大而增大;当列车速度为350km／h时,动态偏移量增大到22．7mm;在曲线半径为300m的线路上,轨道不平顺使动态偏移量分剐增大了10．1mm;对于相同的小半径曲线线路,列车通过速度越大,车辆横向动态偏移量越小,但会加剧欠超高。列车通过速度过低,车辆存在倾覆的危险;建议确定车辆动态限界时应考虑轨道不平顺、曲线线路超高以及列车通过速度的影响。     

轨道不平顺激励下铝合金地铁车体振动分析

轻量化地铁车辆多为以型材铆焊成型的铝合金车体结构,必须具有良好的振动特性,以保证旅客的乘坐舒适性。轨道随机不平顺是引起车辆强迫振动的主要原因,有必要分析轨道不平顺激励下铝合金地铁车辆车体的振动响应,为车体优化设计提供理论参考。详细分析了铝合金A型地铁车辆车体结构特点,经过合理简化几何模型,建立了符合车体结构力学特性的白车身有限元模型。以德国高干扰线路作为激励源,运用多体系统动力学分析软件ADMAS/Rail建立了铝合金地铁动车系统动力学分析模型并计算获得车体在转向架支撑处的动载荷。将所求动载荷施加于车体相应位置,在ANSYS软件中进行车体谐响应分析,计算了车体在轨道不平顺激励下的振动响应。结果显示,车体振动最大峰值频率与车体一阶扭转和一阶弯曲模态频率基本一致。     

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。     

铁路车辆通过曲线时的最小半径研究

通过对车辆在曲线上的运行特征的分析,从车辆自身通过最小曲线半径、抗倾覆能力的最小曲线半径、满足旅客列车最高运行速度要求的最小曲线半径、满足旅客舒适度与内外轨均磨条件要求的最小曲线半径等因素,建立平曲线最小曲线半径与车辆运行特征间的对应关系;从车辆连挂车钩最小曲线半径、工程允许曲线半径、限坡当量竖曲线最小曲线半径、车辆结构限界要求的最小曲线半径、行车平稳性及舒适度要求的最小曲线半径等建立竖曲线最小曲线半径与车辆运行特征间的对应关系;运用相关的参数,对站线曲线半径标准的选择,进行计算与分析;为站线曲线半径标准及道岔标准的选择,提供系统理论根据,为新一轮《线规》及《站规》与工程具体设计,提供系统理论支持。     

基于地铁轨检波形不平顺控制的轨道技术探讨

轨道不平顺性是引起列车产生振动和轮轨作用力增大的主要根源,对列车运营安全性、平稳、舒适度、使用寿命及环境噪声等都有重要影响。基于地铁轨检车波形数据,从高低、轨向、水平、轨距四类不平顺方面考虑,采用归类方法分析不同的轨道类型不平顺性特点,探讨提高轨道平顺性、舒适性措施及思路,介绍轨道精密定位的基础控制网技术提高轨道初始平顺性,轨道润滑技术,分析减振地段平顺性、全线轨枕间距控制,以及介绍消除轨道不平顺影响降低车内噪声提高乘客舒适度的轨道吸声板技术。     

悬挂式单轨空、重车线路动力学响应分析

基于多体动力学软件Universal Mechanism建立60自由度的悬挂式单轨车辆系统动力学模型,主要基于乘客舒适度评价指标,探讨空、重车以80 km/h速度通过平竖曲线时动力学响应的异同。结果表明,结构的特殊性使得悬挂式单轨驶过缓圆点和缓直点后车体横向摆动幅度明显,车体横向偏角时变率、未被平衡离心加速度及其时变率结果均会产生一个较大的跃变现象,且重车工况下变化量更大。由于重车惯性更大的缘故,导致振动衰减过程中车体横向低频晃动更剧烈,同一平面线路工况下,重车比空车要多3个振动衰减周期;竖曲线条件下空、重车的振动衰减周期基本一致,但重车的最大垂向加速度更大。因此,鉴于空、重车在平竖曲线处动力特性差异的事实,有必要综合考虑两者用以后期悬挂式单轨列车线路参数的确定。     

新型地铁车辆动车动力学性能分析

针对一种新型地铁动车运用动力学软件Adams/Rail建立了该车的虚拟样机模型,并对其动力学性能进行分析,得出该车蛇行运动临界速度无论在新轮状态还是在车轮磨损状态都能满足设计和运行的要求,而且以67 km/h的速度通过小曲线半径曲线时具有很好的安全性能,直线运行平稳性良好.     

北京地铁10号线乘车舒适性分析

为了提高城市轨道交通出行的乘车舒适性,针对列车运行过程中比较敏感的振动和噪声进行研究。建立车辆-乘客耦合振动模型,推导系统振动微分方程,并编写相应计算程序进行求解,对车辆及车厢内部不同位置乘客的振动响应进行计算,结果表明,乘客与车辆的振动响应间存在明显差异,车厢中部乘客振动响应峰值会较两端偏小。对北京地铁10号线部分区段车厢内部噪声进行实际测量,数据证明空气动力噪声会使得车厢连接处噪声值较车厢中部明显偏高,曲线轨道处的轮轨尖啸噪声造成列车转弯时的瞬时声压最大值略有超标。通过振动计算及噪声测试可知,车厢中部振动较小、噪声较低,乘车舒适性会优于车厢两端。     

日本直线电机地铁系统的 发展与改进

较为系统地介绍日本直线电机地铁的发展情况,指出日本直线电机地铁具有车辆断面小、建设成本低、爬坡能力强、转弯半径小、振动噪声低等特点,提出在满足安全舒适性要求、提高小半径曲线通过速度、提高直线电机地铁效率、减少或避免钢轨波磨方面需要继续改进的目标,最后总结了直线电机地铁的适用条件,并展望了直线电机地铁在中国重庆的应用前景。     

基于舒适度的悬挂式单轨平面曲线参数研究

悬挂式单轨车辆在曲线运动中自主倾斜。舒适度是影响悬挂式单轨线路平面参数的主要因素,研究基于舒适度的平曲线参数合理取值具有重要意义。分析悬挂式单轨车辆力学特性,选取横向倾斜角、未被平衡横向加速度作为圆曲线段舒适度指标,选取横向加速度时变率、横向倾斜角速度、未被平衡横向加速度时变率作为缓和曲线段舒适度指标。构建舒适度指标与平曲线参数间的关系模型。基于不同舒适度要求、速度、最大倾斜角计算确定线路平面最小曲线半径、缓和曲线长度。当最大倾斜角6°、最大未被平衡横向加速度0.5 m/s~2、速度80 km/h时,平面曲线最小半径应不小于325 m。当半径较小时,缓和曲线长度主要取决于横向倾斜角速度、未被平衡横向加速度时变率。     

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。