高速铁路线路线形动力仿真及乘坐舒适度评价

建立了面向线路线形分析的车辆-线路动力相互作用模型,并开发了相应程序。其次,分析了适用于线路线形动力仿真的乘坐舒适度评价指标和方法。最后,对最小坡段长度和圆曲线半径对乘坐舒适度影响进行了分析,从动力学角度得到了高速铁路线形核心参数合理取值。研究成果可为高速铁路线形参数合理选取和线路方案动力评价及优化提供理论依据和分析手段。     

高速铁路线路方案动力学评估研究

研究目的:针对某海外高速铁路线路设计及方案研究需求,为从行车动力性能角度评估及优化线路方案,从而为线路方案决策提供依据,本文采用线路系统动力学分析方法,对线路方案进行评估比选,并探讨适用于线路方案动力学性能评估的指标和方法。研究结论:(1)线路方案的优化在考虑工程经济性的同时需考虑行车动力性能的优化;(2)线路平纵断面参数匹配合理、减少平面曲线及增大曲线半径能有效提高行车动力性能,尤其是增大最小曲线半径,行车动力性能改善明显;(3) Sperling平稳性指标和UIC 513评价方法未能完全涵盖线形引起的低频振动,难以区分线路比选方案在舒适性方面差异性,车体加速度和行车安全性指标频次统计可反映不同线路条件下车辆动力学响应的强弱程度,适用于不同线路方案行车动力性能评估及比选;(4)本文提出的线路方案动力学评估和比选方法可应用于其他类似项目。     

莫斯科至喀山高速铁路竖曲线半径研究

莫斯科至喀山高速铁路是中国高铁"走出去"的标志性项目之一,其设计速度达到400 km/h,在全世界范围内尚属首次,线路设计中无现成规范可以采用。研究满足400 km/h速度的一重要线路参数—竖曲线半径。采用理论分析、仿真分析及数据对比分析的方法,从安全、舒适及养护维修等方面对竖曲线半径进行研究,并得出结论:最小竖曲线半径取值主要由舒适性条件决定,当速度达到400 km/h,建议最小竖曲线半径取值32 000 m;最大竖曲线半径受养护维修(检测技术)条件影响,建议取值不大于40 000 m。     

高速及超高速磁悬浮线路平面设计参数研究

超高速磁悬浮作为一种新兴的交通工具,正在逐步从理论研究向试验验证阶段发展。本文从磁悬浮轨道交通的原理和特点等方面出发,对比分析了高速磁悬浮和超高速磁悬浮交通的制式差异和线路平面参数取值差异,并且用动力学仿真手段对其进行了验证。首先,从高速磁悬浮现行规范和超高速磁悬浮研究资料出发,分析了最小曲线半径和最小缓和曲线长度的影响因素和计算方法,得到不同速度下的平面参数取值;随后,运用车辆-线路系统动力学仿真手段计算了动力学指标与曲线半径和缓和曲线长度的关系。研究结果表明：超高速磁悬浮设计速度为1 000 km/h时,最小圆曲线半径取18 800 m、最小缓和曲线长度取1 340 m较为合理。     

1520mm宽轨高速铁路平面曲线设计参数研究

研究旨在为我国高速铁路在1 520 mm宽轨地区的应用提供平面曲线参数的计算方法和设计选用的参考。运用我国高速铁路设计规范中的计算方法和判定条件,计算1 520 mm宽轨高速铁路平面曲线设计参数,分析不同平面曲线半径和设计超高对列车行驶安全和旅客舒适度的影响,得出不同的速度目标值对应的平面曲线参数结果,包括曲线半径合理取值范围、最小曲线半径取值和缓和曲线长度值。研究结论:(1)1 520 mm宽轨高速铁路最小曲线半径主要受到设计速度和速度匹配的影响,设计速度越高,速差越大,最小曲线半径值越大;(2)在同等条件下,1 520 mm宽轨的最小曲线半径取值大于标准轨的最小曲线半径取值;(3)缓和曲线长度值主要受设计超高和设计速度控制,与轨距基本无关。     

350 km/h高速铁路最小曲线半径研究

结合国外高速铁路线路设计经验,针对我国350 km/h高速铁路线路设计中最小曲线半径的取值问题进行分析讨论,并提出了高速列车单一速度运行模式和高、低速列车共线运行模式下最小曲线半径的建议值。     

中外高速铁路线路主要技术标准对比分析

研究目的:为适应中国高铁新形势下发展需求,满足中国高铁"走出去"的需求,通过中外标准研究对比,利用国内外科研成果,对线路主要技术标准及参数进行分析,提出线路标准优化建议,提升标准技术经济性。研究结论:(1)随着我国列车制造水平的提高以及高性能列车的不断普及,现行高速铁路部分标准可以放宽;(2)我国高铁乘客体验舒适度高于国外高铁,结合理论研究及试验测试结果,与舒适度有关的欠、过超高,最小曲线半径,圆曲线、夹直线最小长度,超高时变率,缓和曲线长度,线间距等平面标准以及和列车性能有关的线间距、最大坡度的坡长等标准均可以结合境外项目具体情况合理选择;(3)本研究成果对境外高铁项目线路标准选择和设计规范修编具有指导和借鉴意义。     

基于舒适度的高速铁路线路设计与优化

研究目的:为了进一步提升高速列车旅客乘坐舒适度,在加快改进高速列车性能的同时,更要注重高速铁路线路的设计与优化。为此,针对高速铁路线路参数与舒适度关系进行系统的分析和研究。研究结论:(1)建立了基于线路参数的舒适度评价模型,并确立了相应的评价区间;(2)根据《高速铁路设计规范(试行)》(TB 10621—2009)进行线路参数设计时,既要考虑线路的实际地形及工况,同时还要兼顾旅客舒适度的要求,选择合理的平、竖面曲线参数,才能设计出相对比较合理和旅客满意的线路;(3)通过对基于旅客舒适度的平面曲线半径设计与优化理论的分析和研究,得出了不同设计速度下的平面曲线半径最小推荐值;(4)该研究成果可为今后高速铁路线路设计与优化提供指导。     

高速铁路站场正线与到发线间线路优化研究

研究目的:高速铁路站场线路股道众多,既要保证部分列车能高速平稳通过,又要满足部分列车到发、折返等作业需求,受列车运行速度有所降低及车站总体布局的影响,到发线上曲线半径一般远小于正线曲线半径,正线与岔后到发线曲线间连接线路参数选取直接影响列车的安全平稳运行。在综合考虑高速铁路站场内列车在站场正线与到发线间运行工况的基础上,本文通过建立高速铁路站场内道岔区动力学分析模型,计算分析道岔与岔后到发线曲线间夹直线及缓和曲线长度对列车运行安全性及平稳性的影响,拟对高速铁路站场内正线与到发线间连接线路参数进行优化。研究结论:在既有相关研究的基础上,根据岔后曲线半径与超高及缓和曲线长度的匹配关系,赋予计算模型所需的线路参数,运用车线动力分析方法,对高速铁路站场正线与到发线间连接线路参数进行优化研究,结果表明:(1)从保证列车运行平稳性角度,建议高速铁路站场内正线与岔后到发线曲线间设置至少9 m长的夹直线,当高速铁路站场用地受限时,夹直线长度可适当减小甚至可以不设夹直线,对列车运行安全性影响不大;(2)当缓和曲线长度达到一定值后,增加缓和曲线长度对缓和列车在曲线上的振动意义不大;(3)在站场规模一定时,本研究结果可为合理选取正线与到发线间线路参数及统筹分配站场内不同区域的空间提供指导。     

京沪高速铁路车站内及站外两端的正线曲线半径标准的研究

在确定高速铁路车站内线路曲线半径及两端的正线曲线半径标准时，除考虑到列车运行的安全、平稳和舒适外，还综合考虑了运输组织模式、车站停车或通过列车的数量、速度、旅客乘降安全、技术经济等因素。在参考国外高速铁路的相关标准、吸取国外经济的基础上，结合京沪高速铁路的特点，对站内线路最小曲线半径、站外两端正线曲线半径的决定因素进行了较为全面的分析，并提出了相应曲线半径标准建议值。     

基于SIMPACK的缓和曲线段高速行车动力响应分析

高速铁路列车运行时的安全性、舒适度以及轮轨动力特性与缓和曲线的线型、长度具有较高的相关度。采用动力学分析软件SIMPACK建立高速铁路车线系统模型,在考虑高速铁路存在轨面不平顺的情况下,引入低干扰谱,研究缓和曲线线型及长度对高速列车运行时各主要评价指标的影响。研究表明,对于300 km/h以上的高速列车,当曲线半径达到7 000 m及以上,缓和曲线达到一定长度时,采用三次抛物线型缓和曲线与半波正弦型相比差别不大,均能满足行车安全需求。     

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。     

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。     

时速350/250km共线高速铁路曲线半径动力特性研究

线路曲线半径是高速铁路主要技术标准之一,与高速铁路机车车辆运行时的舒适性、安全性及轮轨动力特性密切相关。运用多体动力学软件um建立高速铁路车线模型,考虑高速铁路轨道不平顺情况,研究曲线半径对列车运行时动力响应的影响。研究表明,随曲线半径的增加,横向加速度、脱轨系数、轮重减载率、磨耗功参数均呈现递减趋势,但半径超过7 000 m时递减趋势有所减弱,半径大于8 500 m时,各项指标趋向稳定。在满足安全性的条件下,为营造出优良舒适性,建议时速350/250 km共线高速铁路曲线半径取8 000 m,困难情况可取7 000 m。     

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。     

土耳其时速250km客货共线铁路最小曲线半径的研究

土耳其东西铁路干线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线铁路标准建设,按照中国先进、成熟的高速铁路标准和技术进行规划设计,重点研究时速250 km客货共线铁路的最小曲线半径。时速250 km客货共线铁路的最小曲线半径需要考虑高低速列车的匹配速度,速差越大,曲线半径越大;综合考虑舒适度指标及经济因素,土耳其时速250 km客货共线铁路的最小曲线半径一般值取4 000 m,个别最小值为3 500 m。     

京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽桥梁工程过渡与防护设计

京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽工程的引入通道和施工场地空间狭小,需跨越秦沈客运专线和多条普速铁路、河流、市政道路与管线等。通过科学、合理、严密地编制京沈客运专线引入沈阳铁路枢纽桥梁工程过渡与防护设计解决了桥梁特殊工点多、过渡方案复杂施工难度大;临近既有设备安全防护压力大、公铁立交桥改建交通疏解难;敏感点多、高程要求苛刻、相互干扰大;自动化沉降和变形监测秦沈客运专线标准高等诸多困难。保证了既有设备正常运营和安全,确定了经济合理的桥梁过渡与防护设计方案,使京沈客运专线在狭小空间成功引入沈阳铁路枢纽。     

重载铁路小半径曲线跨度32m简支T梁设计研究

铁路专用线是近几年快速发展的铁路建设形式之一,重载小半径铁路专用线更是主要的发展方向。晋中南铁路专用线采用300 k N轴重列车活载,其单线最小曲线半径300 m,双线最小曲线半径600 m,超出32 m常用跨度简支T梁梁图适用范围,而采用更小跨度的简支T梁或连续箱梁不经济。根据铁路小半径重载桥梁的特点,提出小半径曲线下重载铁路简支T梁的设计方案。重点研究适用于小半径简支T梁的偏载计算,分别提出恒载偏载和活载偏载的计算方法。目前多条专用线已经通车运营,实践证明设计方案是合理可行的。