轻轨车辆的关键技术和发展方向

本结合国内外城市轨道车辆及走行部的结构特点,着重比较了动力转向架牵引电机的布置及悬挂方式的各种特征和性能差异;介绍了轻轨车辆的走行、牵引、制动装置和电气系统,提出了新型城市轻轨车辆的主要发展方向。     

城市轻轨车辆发展及其应用前景

从轻轨车辆总体结构、走行部及电力传动等方面详细介绍了城市轻轨车辆的发展情况，其中包括低地板、独立旋转车轮和IGBT等技术。同时概括介绍当前国外城市轻轨车辆的主要应用型式，分析未来城市轻轨车辆的发展趋势。     

城市轻轨车辆转向架方案的选择

本文根据城市轻轨车辆用转向架的运用条件和技术要求,结合我国的技术水平和传统特点,对城市轻轨车辆转向架结构设计中应考虑的问题进行了分析,认为在进行轻轨车辆转向架设计时,应采用空气弹簧、盘形制动,弹性车轮、磨耗形踏面、焊接构架等先进技术.     

轻轨车辆盘形制动的设计计算及参数选择

本文论证了城市轻轨车辆采用盘形制动装置的必要性,说明了轻轨车辆盘形制动装置的结构和安装特点,以及宜选用的材料,提出了轻轨车辆制动计算的主要问题.     

轻轨交通系统车辆的选型

本文根据轻轨交通特点,研究了轻轨交通运载能力的影响因素,提出了确定轻轨车辆载客量、线性尺寸、车辆型式及编组方式的方法.提出确定车体结构、选择材料决定门窗座椅各种参数、选用采暖、通风及空调的原则及意见.     

轻轨车辆的集电装置

本文通过对国内外受电弓的结构、抬高压力、受流质量标准等的分析比较,提出了我国城市轻轨车辆受电弓应选用的结构型式.     

城市轻轨车辆车门装置及主要参数的研究

本文分析了国外一些国家轻轨车辆车门的型式、结构、材料和主要的物理、机械性能,为我国轻轨车辆车门的选型提供了依据.     

城市轻轨车辆微机控制系统的方案设计

本文根据城市轻轨车辆的运营特点和技术要求,论述了城市轻轨车辆微机控制系统的方案选择,并就系统的组成和软硬件的设计提出了建议.     

城市轻轨车辆最佳运行控制方案的研究

本文给出一种利用微型机实现城市轨道车辆最佳运行的控制方案,即在变化的外界条件下确定断电和制动时刻,以指导司机驾驶车辆,实现能耗最小和准时运行.该控制方案的特点是不断地利用实测值并结合估算确定断电和制动时刻,简单易行.     

轻轨车辆专家系统的开发

本文根据专家系统的理论和方法,开发了轻轨车辆专家系统。此系统可以为用户提供有关轻轨车辆的最佳参数,运量及牵引计算结果,为轻轨车辆的选型提供依据。     

70%低地板轻轨车建模及动力学分析

建立了70％低地板轻轨车的动力学计算模型,对建模过程中非动力转向架、独立车轮、车体间的铰接结构等关键部件的处理方法进行了分析,并运用SIMPACK多体动力学仿真软件分析了该计算模型的运动稳定性、曲线通过性及运行平稳性等动力学性能。结果表明,该车具有良好的蛇行运动稳定性、曲线通过性及运行平稳性,能够满足运行的要求。     

复合材料在轨道交通车辆中的应用与展望

围绕玻璃纤维、碳纤维、铝基陶瓷等复合材料在轨道交通车辆中的应用展开了综述;介绍了针对上述复合材料开展的基础与应用研究历程及进展,分析了应用在大型复合材料构件的结构特点;针对头车/司机室、中间车车体、转向架、制动结构、其他结构,系统性地总结整理了复合材料种类、成型工艺、设计方法、优化方法等,全面阐述了复合材料在轨道交通车辆各个部件上的应用情况,并对目前应用存在的问题和未来应用发展方向进行了探讨。研究结果表明：复合材料的主要研究方法以理论研究为基础,在大型结构件中以有限元仿真研究为主,应用多尺度研究方法深入分析复合材料在微观、细观和宏观层面的性能;将复合材料应用到结构中时,在兼具刚度和轻量化的条件下,多采用三明治结构;复合材料之间、复合材料与金属材料的连接结构多采用胶接连接、螺栓连接、胶-螺混合连接等,其中混合连接结构强度大,稳定性高,在工程中应用最为广泛;复合材料已在轨道交通车辆中有一定的应用,纤维复合材料多用于头车/司机室、车体、转向架,而铝基陶瓷复合材料多用于制动结构;在未来应建立适用于轨道交通行业的复合材料相关标准与规范,研发新工艺,采用整体设计模式,扩大复合材料的使用范围,将更多高性能、低成本和轻质化的复合材料应用到轨道交通车辆中。     

轮胎式轨道交通车辆动力学研究现状与挑战

总结了几种典型轮胎式轨道交通车辆动力学问题的研究现状,包括跨坐式单轨车辆、悬挂式单轨车辆、胶轮路轨车辆、胶轮有轨电车和虚拟轨道车辆,探讨了轮胎式轨道交通车辆动力学未来的研究内容。研究结果表明：跨坐式单轨车辆动力学研究集中于抗侧倾稳定性、曲线通过性能和车-桥耦合振动,根据跨坐式单轨车辆抗侧倾稳定性变化规律提出的临界侧滚角理论阐明了稳定轮和导向轮预压力的设置原则,给出了稳定轮和导向轮预压力与运行舒适度、曲线限速之间的联系,跨坐式单轨车辆提速的关键是开发性能更优的轮胎,并控制由于运行速度提高所引起的振动恶化;悬挂式单轨车辆动力学研究集中于车辆运行性能和车-桥耦合振动,其倾摆特性和横风引起的倾摆稳定性是悬挂式单轨车辆的特有动力学问题,由于车-桥耦合振动引起的钢质轨道梁低频噪声是有待研究的问题;胶轮路轨车辆在国内的研究刚刚起步,现阶段的主要问题是改善车辆的横向平稳性;胶轮有轨电车动力学研究集中于车辆运行性能和导向轮/轨关系,研究难点在于阐明其导向稳定性的机理和影响因素;作为一种新型轨道交通车辆,虚拟轨道车辆提出了许多新的动力学研究问题,包括循迹控制、机械架构与循迹控制策略的匹配性、纵向力分配、分布式驱动等,或将成为轮胎式轨道交通车辆动力学研究的新热点。     

轨道车辆车轮多边形研究进展

针对轨道车辆普遍存在的车轮多边形问题, 从轨道车辆的稳定性、曲线通过能力、平稳性三方面阐述车轮多边形对轨道车辆动力学性能的影响, 从疲劳寿命角度评价车轮多边形对车辆-轨道系统零部件的影响; 基于轮轴和轨道结构特性、轮轨间动力作用、车轮材料及加工工艺方面研究, 对车轮多边形形成机理进行了归类; 归纳了车轮多边形产生的影响及其成因, 概括了现有车轮多边形检测与控制方法; 提出了车轮多边形研究展望, 为后续车轮多边形问题研究提供参考。研究结果表明: 车轮多边形会威胁到车辆系统稳定性, 降低车辆的曲线通过性能及车辆平稳性, 影响了旅客乘坐舒适性, 并对车辆-轨道零部件产生共振疲劳损伤; 轮轴共振是引起低速车辆车轮多边形的原因之一, 钢轨在外部激励下的响应以及局部模态与车轮多边形的形成也有必然联系, 轮轨摩擦振动则普遍适用于解释所有轨道车辆车轮多边形的产生, 车轮自身材质特性及制造镟修工艺也是车轮多边形现象发生的潜在因素; 动静态检测是处理车轮多边形现象的方法之一, 另外就是通过优化车辆-轨道系统结构、加强车轮生产工艺、对车轮踏面圆度及时修正等措施实现对车轮多边形现象的控制; 目前, 镟修仍是车轮多边形最直接处理手段, 应当改善镟修工艺。     

乌鲁木齐轨道交通发展与城市建设

乌鲁木齐轨道交通建设正处于初期起步阶段,做好轨道交通与城市建设发展布局,恰逢其时.文章通过分析轨道交通建设对城市建设发展方面的影响,通过工程实例介绍了乌鲁木齐轨道交通与城市建设的接合,进一步提出相关建议,期望城市建设能抓住轨道交通发展的黄金机遇期,形成互动,产生良性循环,达到轨道交通建设运营与城市发展的双赢局面.     

空重车混编对列车稳定性的影响

为了考察空重车混编列车的稳定性,建立了混编列车动力学模型,利用循环变量法解决了列车的"自由度爆炸"难题,利用模块化建模法解决了列车混合编组的建模难题,而且充分考虑了列车纵向、横向和垂向性能之间的耦合关系.利用新型的列车动力学模型,分析了空重罐车各种不同的编组形式对列车稳定性的影响.发现空罐车编组在列车尾部和头部时的稳定性较差,而编组在列车中部时的稳定性较好,因此在空重罐车混和编组时,为了提高列车稳定性,尽量把空罐车编组在列车的中部.     

轨道交通永磁同步牵引系统发展概况与关键技术综述

为系统分析和总结轨道车辆永磁牵引系统控制技术研究与发展趋势,介绍了永磁同步电机作为牵引电机应用于轨道交通领域的优缺点和国内外永磁同步牵引系统的应用情况;回顾了大功率牵引逆变器在低开关频率下的控制技术和永磁同步电机牵引控制技术,分析了脉宽调制策略、弱磁控制等关键技术的设计思想、研究方法等;总结了近几年国内外研究成果,讨论了各类控制方法的优点和局限,并展望了永磁同步电机在轨道交通牵引领域的发展前景和面对的挑战。研究结果表明：内置式永磁同步电机适用于直驱系统,具有体积小、效率高等优势;牵引逆变器通常采用混合脉宽调制策略,低频段采用异步调制,中频段为同步调制,方波工况下采用单脉冲调制,其中特殊同步调制下系统动态性能的提升和不同调制方法之间的平滑切换是牵引逆变器脉宽调制技术的难点;电机控制策略主要针对基于双电流调节器、电压矢量角弱磁控制和方波工况下弱磁控制这3种高速运行区的弱磁控制方法进行研究;在前期研究的基础上,应进一步考虑永磁同步电机的无位置传感器技术、故障在线诊断与预测和高精度参数辨识问题;牵引传动系统的机电耦合特性和短路故障处理是今后重点关注的研究方向。     

轨道车辆内部压力与车体气密性、外部压力的关系

采用理论分析、数值计算与模型试验相结合的方法, 研究了轨道车辆车体气密性评价指标体系, 并采用泄压时间或等效泄压孔面积表达车体气密性; 给出了车外瞬态压力向车内传递的规律, 得到了车内压力与进出车体空气流量理论关系式; 采用大刚度车体模型研究了车内压力与车体气密性、车外压力变化关系, 设计了带有泄压孔的大刚度车体模型, 得出车体泄压孔半径与泄压时间的关系式, 并将5种不同泄压时间的大刚度车体模型先后置于交变压力模拟试验台密闭室中进行试验, 分析了试验数据。分析结果表明: 当车体空气进出口体积流量恒定时, 车内压力随时间呈线性关系变化; 当车体空气进出口流量为关于时间的函数时, 车内压力为车体空气进出口流量关于时间的积分; 不同泄压孔径车体模型的试验和计算泄压时间误差绝对值不超过6.5%, 说明通过数值计算拟合的泄压时间和泄压孔半径关系式基本正确; 车体气密性与车内压力变化率基本呈幂函数关系变化; 车内压力变化率与车外压力幅值基本呈线性关系变化; 得到了大刚度车体模型车内空气压力变化率与车体气密性、车内外压力幅值关系式, 为制定科学、合理的轨道车辆车体气密性指标提供了理论支撑。     

城市轨道交通对城市发展的支持和引导作用——以北京城市轨道交通为例

城市轨道交通对城市的发展具有极大的支持和引导作用。本文以北京市轨道交通规划和建设情况为例,分析了北京市轨道交通线网规划和北京城市总体规划的关系,分析阐述了轨道交通与城市形态、土地利用的相互作用。分析表明轨道交通可以促使中心城土地功能布局的调整和优化,引导新城的合理发展,要通过科学合理的规划控制,为建设宜居城市提供有力保障,实现城市的可持续发展．     

钢轨磨耗型波磨计算模型与数值方法

分析了国内外铁路钢轨波浪形磨损理论模型, 提出了车辆轨道垂、横向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和钢轨材料摩擦磨损模型为一体的钢轨磨耗型波浪形磨损计算模型, 发展了相应的数值方法。模型中车辆结构和轨道下部结构被简化成等效的质量、弹簧和阻尼系统, 钢轨用Euler梁代替, 并考虑它的垂向、横向弯曲变形和扭转变形, 利用修改的Kalker三维弹性体非Hertz滚动接触理论和相应的数值方法计算轮轨蠕滑力和摩擦功, 假设材料单位面积磨损量正比于轮轨接触面摩擦功密度。利用该模型和相应的数值方法分析了几个磨耗型波磨情况, 结果表明该模型可以模拟轨道多种缺陷(轨缝、扁疤、凹坑、轨枕间距、随机不平顺等因素)引发的钢轨磨耗型初始波磨和发展规律, 可以模拟由于钢轨在机械加工或打磨过程中形成的初始波磨的演化过程, 可以通过改善轨道特性来消除或减少波磨的发生和发展。