大风环境下YW25G型客车横向振动偏移量研究

采用基于机器视觉的车辆动态偏移量检测方法,对YW25G型客车在大风环境下停留和运行时的横向振动偏移量进行了实车测试试验,提出了气动力作用下振动偏移量系数的概念,分析了列车在各种挡风墙后和无挡风墙区段停留时的横向振动偏移量系数,结果表明:得到YW25G型客车在风区停留时的最大横向振动偏移量为67 mm,在风区和非风区运行时的最大横向振动偏移量分别为141 mm和86 mm;无挡风墙时,YW25G型客车的气动力作用下的横向振动偏移量系数最大;在砼枕直插式和砼枕式挡风墙后时,该系数最小;在土堤式挡风墙后的相应系数最大;分别在加筋对拉式、加筋对拉加高式、桥式挡风墙后时,该系数则由小变大.     

车辆条件对高速列车横向振动偏移量的影响

为研究不同车辆条件对列车横向振动偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据。基于SIMPACK有限元软件,建立车辆-线路耦合模型,研究车辆载荷、新旧车轮、车辆类型对高速列车横向振动偏移量的影响。仿真结果表明:磨耗到限的旧轮较新轮对横向振动偏移量的影响较大,最大从73.8mm增大到156mm;动车满载有利于减小车体的横向振动偏移量;由于车辆悬挂系数等参数不同,动车车型对车体的横向振动也有影响;线路条件对车体的横向振动偏移量影响较大,建议制定车辆限界时除车辆本身的状态外,还应考虑线路条件的影响。     

超限货物列车与邻线普通货物列车会车条件

采用SIMPACK多刚体系统动力学仿真软件建立N17AK型平车的超限重车动力学模型,仿真计算不同工况下超限货车侧滚振动引起的横向偏移量,依据仿真计算结果给出超限货物列车与邻线普通货物列车在超限货物不同高度处的会车条件.仿真计算表明,在线路工况相同的条件下,侧滚振动引起的货车横向偏移量随着超限货物列车运行速度的提高而增大;在线路工况和超限货物列车运行速度均相同的条件下,侧滚振动引起的货车横向偏移量随着超限货物计算点距轨面高度的增加而增大;超限货物列车以120 km·h-1的最高速度在Ⅰ级线路上运行和以70 km·h-1的最高速度在Ⅲ级线路上运行这2种不利工况相比较,以后者的侧滚振动引起的货车横向偏移量为大.     

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。     

挡风墙高度和设置位置对车辆气动性能的影响

挡风墙高度是修建挡风墙时必须考虑的重要因素,在强侧风作用下,如果墙太矮,则起不到防风作用,太高则会使车辆有向挡风墙一侧倾覆的趋势。以超薄挡风墙为例,应用FLUENT流场计算软件,按二维定常、不可压纳维尔—斯托克斯方程与标准双方程湍流模型对强侧风作用时棚车车体在挡风墙防护下受到的气动力进行了模拟计算。将挡风墙固定在一个位置,棚车分别置于一线和二线,得到一线和二线上车辆受到的倾覆力矩之和最小时的挡风墙高度,即为合理高度。研究结果表明,挡风墙设置位置变化时,其合理高度也会发生变化,两者之间近似成3次多项式关系。     

超限车侧滚振动偏移量的确定方法及影响因素分析

建立计算超限车侧滚振动偏移量的数学模型，分析各种因素对侧滚振动偏移量的影响，并通过实例验证了模型的可靠性，从而为确定超限车的运行条件提供理论依据。     

激光测距技术在列车动态横向振动偏移量测试中的应用

采用激光二维扫描技术,实现了列车动态横向振动偏移量的测试,易于实施,数据准确,对制定合理的站台界限提供参考数据。     

强侧风不同挡风墙下棚车气动性能

选用车型为棚车,采用SIMPLEC算法和QUICK精度格式的数值计算方法对强侧风下不同挡风墙类型、不同路堤和挡风墙高度组合棚车的气动性能进行研究.研究结果表明:在防风效果上,土堤式挡风墙最差,加筋对拉式挡风墙相对最优;挡风墙类型为加筋对拉式,当路堤高度一定时,随着挡风墙高度的增加,棚车的倾覆方向由顺风倾覆向逆风倾覆转变...     

时速250公里以下客运专线(城际铁路)建筑限界研究

根据城际铁路及其列车的实际情况,以CRH系列动车组为主要计算车辆,应用ADAMS/Rail软件建立车辆动力学仿真模型,仿真计算CRH系列动车组的车体横向动态偏移量,并结合横向静态偏移量和车体制造公差确定车体动态包络线.与客运专线联调联试和综合试验测得的站台高度位置处车体最大横向偏移量对比,验证了仿真结果的可靠性.借鉴地铁限界的设置原则,根据仿真计算结果,考虑适当的安全间隙及其他限制因素,确定城际铁路建筑限界轮廓的基本尺寸.其中,最大半宽为2 200 mm,最大高度为7 250 mm;地面侧线站台限界宽度宜维持1 750 mm,地面正线站台限界宽度为1 800 mm,地下站台限界宽度取1 750 mm.该建筑限界轮廓能够适应现行桥梁和隧道设计要求.     

基于脱轨系数安全标准的铁路货物重心横向容许偏移量的研究

装车后货物重心在车辆上的位置是否合理直接影响到车辆运行稳定性.我国现行<铁路货物装载加固规则>规定货物重心偏离车辆纵中心线不得超过100 mm,系引用前苏联20世纪50年代标准,缺乏相应的依据.现从理论上研究满足脱轨系数要求的货物重心横向容许偏移量.根据车辆在运行中的受力分析,研究确定货物重心横向偏移量与脱轨系数之间的关系模型,考虑容易引起车辆脱轨的最不利条件分别设计了相应的装载工况和运行工况,依据模型确定各种装载工况和运行工况组合下的货物重心横向容许偏移量.     

货车装载工况对车辆通过小半径曲线时的垂向平稳性影响

将货物、车体和摇枕作为1个系统,基于弹簧悬挂装置垂向受力的变化,提出货车垂向平稳性评价指标。运用建立的货车在曲线上运行时的垂向平稳性模型,以C64k敞车为例,研究4种典型装载工况下重车重心高、货物重心横向和纵向偏移量与货车通过小半径曲线时垂向平稳性的关系。研究表明:用作用在每个弹簧悬挂装置的垂向载荷变化判定货车运行的垂向平稳性,可更直观描述货车装载工况对车辆垂向平稳性的影响;对货车的垂向平稳性影响以货物重心的纵向偏移量最大,而重车重心高度的影响最小;计算结果为确定合理的重车重心高度以及货物重心横、纵向偏移量的限制值提供了科学依据。     

西安地铁2号线永宁门区段列车运行振动对其上部文物影响实测分析

在西安地铁2号线永宁门区段进行振动监测。通过振动实测结果,分析地铁列车单独运行时在不同运行速度工况下的地铁隧道、永宁门城墙、永宁门城楼的振动响应。结果表明:与普通轨道相比,钢弹簧浮置板道床的隧道壁水平向振动加速度幅值能减小45.1%,隧道壁垂直向振动加速度幅值能减小29.2%;永宁门城墙水平向、垂直向最大振动速度均为0.035 mm/s,永宁门城楼水平向、垂直向最大振动速度分别为0.083 mm/s和0.047 mm/s,均满足相关标准限值和国家文物局的建议值要求;地铁列车运行速度变化对其上部文物振动速度有一定的影响,但影响较小。     

兰新线百里风区不同型式挡风墙防风效果评估

兰新线百里风区是世界上内陆风速最高、铁路风灾最为严重的地区之一,挡风墙是百里风区的主要防风设施。根据现场实车运行试验、挡风墙空气动力学地面试验、数值计算结果,分析和评估百里风区各种型式的挡风墙以及挡风墙各种过渡段的防风效果,指出既有挡风墙工程的薄弱环节,为今后防风工程补强设计提供依据。     

空间耦合振动下车轮谐波磨耗对车辆运行安全的影响

车轮谐波磨耗造成的轮轨间高频接触振动和冲击,是高速列车运行不可忽略的问题,会对列车运行安全性造成重大影响。阐述了车轮谐波磨耗形式,建立了包含柔性钢轨及路基的列车-轨道-路基耦合系统动力学仿真模型。根据实测统计数据中最常见的1阶、6阶和11阶谐波磨耗、波深为0.1 mm和0.3 mm的6种典型谐波磨耗进行了轮轨横向振动加速度分析,并研究了轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力3个安全性指标。依托相应铁路行业标准对研究结果进行对比,结果表明:最大轮轨横向振动加速度在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时达到峰值;最大轮轨横向力在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时接近国标限定值;最大轮重减载率在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时超过安全限值;最大脱轨系数在不同形态谐波磨耗下均在安全限度范围内,不会发生脱轨现象。     

兰新铁路现有土堤式挡风墙局部加高优化

随着兰新线上通过列车速度的提高,现有土堤式防风墙的防护效果亟需改善,考虑在原有挡风墙顶部进行局部加高改造。基于三维定常、不可压N-S方程与κ-ε双方程湍流模型,采用棚车为代表车型,在横风风速为50 m/s时,分别对不同加高高度的对称和非对称土堤式挡风墙条件下运行速度为120 km/h的货物列车所受气动力进行了数值模拟,以车辆倾覆力矩为考核指标分析挡风墙加高高度对棚车气动性能的影响。研究结果表明,在现有土堤式挡风墙顶部局部加高能有效地提高其对列车的防风作用;其对称土堤式挡风墙合理加高高度为0.28 m,迎风侧高度1 m和2 m的非对称土堤式挡风墙合理加高高度分别为0.62和0.49 m。结果为工程实际应用提供了理论依据。     

地铁振动对精密仪器的影响预测和对策研究

某仪器场临近规划地铁线路,需要考虑地铁运营后对厂内精度要求很高的三坐标测量仪器的影响及相应的隔振措施,在已运营线路不同轨道隔振地段临线不同距离内,按国家和国际精密仪器振动评价参数,对地铁运行时地面的振动响应进行了测试,分析其对三坐标测量仪的振动影响。结果表明,在不同轨道隔振区段临线一定范围内,地铁运行时的地面振动均不满足通用振动标准级的要求;浮置板轨道的位移峰值已超过国标限值;同时验证了振动放大区的存在。建议针对该精密仪器采取防微振措施。     

横风下普速客车与动车组在挡风墙后交会气动性能

基于三维、非定常、不可压缩N-S方程和k-ε双方程湍流模型,采用滑移网格技术,对横风作用下普速客车与动车组在挡风墙后交会气动性能进行数值模拟,并研究4种挡风墙高度对交会列车气动性能的影响。研究结果表明:数值模拟的列车表面瞬变压力与实车试验结果规律一致,交会压力波峰值的相对误差在10%以内;普速客车和动车组在横风下交会时,横风使得列车头部和尾部最大正压区和负压区域均发生了横向偏移;动车组与普速客车所受横向力和倾覆力矩均随着车速的增加而增加,当普速客车车速由100 km/h增至160 km/h时,普速客车和动车组倾覆力矩峰值分别增加了11.7%和20.8%,动车组受交会车速的影响更大。设置3.5 m高的挡风墙时,列车受到的横向力在4种挡风墙高度中整体上最小,与无挡风墙时相比,普速客车机车和动车组头车受到的横向力峰值分别下降了85.7%和45.4%,列车气动性能明显改善。     

兰新铁路第二双线挡风墙防风效果仿真分析

利用CFD ICEM建立兰新铁路第二双线V区(大风频繁区)路堤、路堑地段4.0 m挡风墙和槽形梁两侧3.5 m高挡风墙计算模型,采用流体力学软件FLUENT对不同型式的防风结构的防风效果开展仿真分析。结果表明:环境风遭遇挡风墙阻挡,气流沿着挡风墙上部自由空间移动,形成加速效应,使得吹至挡风墙上部的环境风被加速放大;环境风吹过挡风墙后风速明显减小,挡风墙有效遮蔽了环境风,防风效果明显;路堤挡风墙后环境风速残余系数在0.3~0.6,路堑挡风墙后环境风速残余系数在0.25~0.50,桥梁两侧挡风墙后环境风速残余系数在0.3以下,桥梁两侧挡风墙防风效果优于路堤和路堑挡风墙。     

大风区高速铁路接触网定位装置劣化规律研究

大风区高速铁路接触网定位器因易受频繁振动造成定位钩磨损,最终造成脱落打弓事故,故分析定位装置的力学性能劣化规律尤为重要。通过有限元分析方法建立含定位装置的弓网动态仿真模型,施加垂向和横向脉动风荷载,计算恒定风速和不同风速时定位装置的振动响应,分析定位装置的劣化规律。结果表明：恒定风作用下,靠近风源侧与远离风源侧垂向运动轨迹呈对称状态;相同风速条件下靠近风源侧的定位点最大抬升和定位支座反力较远离风源侧大,风速为30 m/s时定位点最大抬升为108 mm,定位支座反力为1 870 N,风速增大时其增长速度更快;定位装置在靠近风源侧磨损风险较高;考虑受电弓因素后定位器最大抬升和定位支座反力均有所增加,且定位支座反力在风速30 m/s时增幅最大达22%。     

兰新二线挡风墙下部开口疏导线路积沙试验

研究目的:兰新二线部分路段地处戈壁荒漠风区,干旱少雨,地表松散,大风条件下极易形成强风沙流,为保护列车安全运行,在路肩部位设立了挡风墙,起到了较好的防风效果。但随着挡风墙的布设,过境风沙流途经路堤时,气流携沙能力下降,造成部分沙颗粒沉降,堆积在线路路肩及道床上,造成严重的线路积沙危害。为解决兰新二线挡风墙后线路积沙难题,确保列车安全运行,本文以烟墩风区挡风墙下部开口疏导线路积沙进行试验,验证疏导线路积沙的可行性。研究结论:(1)现场试验表明:挡风墙开口后,支撑层台阶处积沙量逐渐减少,上行线轨道板上积沙量逐渐增加,风力只是将线路既有积沙进行了二次搬运和再分配,开口对线路积沙疏导效果不明显;(2)数值模拟分析表明:挡风墙开口前背风侧整体处在气流低速区,开口后支撑层台阶附近气流处在加速区,其他区域仍处在气流低速区,大部分沙粒可能重新跌落在上行线附近,加剧上行线积沙量;(3)该研究结果对高速铁路无砟轨道防沙工程具有指导意义。