环保和经济性兼顾的先进共轨系统

近年来，全球产业界都在致力于环境保护方面的研究。汽车行业也在付出极大的努力，以满足包括氮氧化物和颗粒限值在内的各项排放法规，同时，从防止全球气候变暖及节能的角度出发，还必须满足降低二氧化碳（CO2）排放的要求。有鉴于此，具有极大CO2减排潜力的柴油机受到了极大关注。为了提高柴油机降低CO2排放的能力，同时解决其本身仍存在的问题，即“缓慢、肮脏、噪声大”的问题，共轨燃油喷射系统已成为不可或缺的技术。电装公司开发了先进的第3代共轨燃油喷射系统，具有在每个燃烧循环中最多喷油9次的能力，且喷油压力达200MPa。介绍了这一先进共轨燃油喷射系统的性能和效果。     

高压共轨喷油系统液力特性的仿真研究

利用AVL公司的Hydsim软件建立了高压共轨喷油系统液力过程的仿真模型,对高压共轨喷油系统液力过程进行了仿真计算.通过研究喷油器结构参数对系统液力特性的影响,总结了其对高压共轨喷油系统燃油喷射特性的影响.提出了高压共轨喷油系统的改进方向.     

柴油机燃油喷射装置的发展动向

燃油喷射系统是柴油机中最重要的子系统,为满足柴油机的多用途需求,必须开发出高性能的燃油喷射系统。以柱塞式燃油喷射装置和共轨燃油喷射装置的结构、特点及功能为着眼点,介绍柴油机燃油喷射装置的技术发展动向,并以电磁阀式喷油器为例,阐述了材料技术的发展为先进的共轨喷油系统实现高压喷射与多次喷射功能提供了有力的技术支持。     

高压共轨系统的开发

介绍了了L'orange股份有限公司开发并在MTU 4000系列柴油机上应用的高压共轨电控燃油喷射系统的原理及特点。该系统在8000系列柴油机上又进行了改进。高压共轨系统满足了日益严峻的排放法规的要求。     

时速160 km城市轨道交通双块式轨枕设计

为研究城市轨道交通有挡肩双块轨道结构的稳定性,依托国内首条时速160 km城市轨道交通线路-北京轨道交通新机场线,对有挡肩双块式轨枕进行尺寸设计及配筋设计:(1)结合线路特点,对有挡肩双块式轨枕承轨台抗压能力及挡肩抗剪能力进行检算;(2)为计算桁架钢筋受力情况,通过有限元模型计算起吊、堆载、施工上人3种工况下双块式轨枕的受力情况。计算结果表明,起吊及施工上人荷载对双块式轨枕的受力性能影响不大;堆载对其受力性能有较大的影响,双块式轨枕的堆放层数不应大于6层。     

悬挂式单轨交通在国内的适应性研究

研究目的:悬挂式单轨是一种新型的轨道交通系统,为合理确定其功能定位及应用场景,本文从空轨列车的特点出发,结合国内轨道交通发展需要,对空轨在国内的适应性进行系统研究。研究结论:(1)从经济性角度出发,空轨适用的单向高峰小时客运量为1万人左右,属于小运量轨道交通,特别适用于地面道路资源紧张的城市公共交通、旅游景区和特殊环境条件下的轨道交通;(2)若受相关条件限制必须采用空轨,但运量为中大运量时,应对车辆及工程方案重新进行比选研究,根据相关成果确定系统主要技术参数;(3)建设过程中,应着重解决空轨车辆与线路匹配性、车辆稳定性、应急疏散和梁体变形等重点问题;(4)本研究成果可为后续空轨交通项目的规划、建设提供借鉴,为空轨列车的研发提供方向指导。     

废弃窄轨铁路改造为观光铁路适应性研究

通过现场调研与资料搜集,整理国内废弃窄轨铁路概况,并根据其特点,对轨道结构包括钢轨、道床、轨枕、扣件、无缝线路5个方面进行分析,研究废弃窄轨铁路改造为观光铁路的适应性,提出相应的改造要求,结论如下:(1)废弃铁路钢轨可以继续使用,无需更换;(2)枕下道床厚度应满足不小于200 mm的要求;(3)建议采用钢筋混凝土轨枕逐步淘汰老旧的木枕;(4)废弃铁路的扣件可继续使用,但改造上道前应经过选配、整修、除锈和涂油,且符合相关要求;(5)建议观光铁路采用有缝线路。     

Delphi公司采用电磁阀和单柱塞高压燃油泵的共轨喷射系统

为了进一步降低柴油机的排放和燃油耗,Delphi公司开发了一种采用电磁阀的新型共轨喷射系统,其单柱塞高压燃油泵随发动机转速而转动,并能建立起高达200MPa的系统压力,发动机电控单元为发动机性能和排气后处理功能提供了内容丰富的调节策略。自2010年起,这种180MPa的共轨喷射系统已投入量产。     

轨底坡对高速铁路轮轨接触行为影响分析

研究目的:目前关于轨底坡对轮轨接触行为影响的研究很多,但轨底坡对高速铁路轮轨接触行为影响的相关研究还未开展。为分析轨底坡对我国高速车轮与60N钢轨的轮轨接触行为影响,基于迹线法和三维非赫兹滚动接触理论,分别研究不同轨底坡下高速车轮LMa、XP55、S1002G与60N匹配时的静态轮轨接触特性,包括等效锥度、接触带宽、轮轨接触应力和表面疲劳因子等。研究结论:(1)在1/10的轨底坡下,三种高速车轮型面与60N钢轨接触时表面疲劳因子大于零的情况居多,说明1/10的轨底坡易导致轮轨表面裂纹的出现,不适用于高速轮轨匹配;(2)LMa型面的接触带宽随轨底坡的减小而增大,轮轨接触应力随轨底坡变化不大,轨底坡为1/20时轮轨型面匹配较优;(3)当轨底坡为1/30时,XP55型面的等效锥度最大,使其拥有较好的轮对对中性能和曲线通过能力,轨底坡为1/30时轮轨型面匹配最优;(4)轨底坡对S1002G的等效锥度影响不大,轨底坡为1/20时的接触带宽较小,横移超过4 mm后1/20轨底坡下的轮轨法向接触应力较小,综合来看轨底坡为1/20时S1002G轮轨型面匹配较优;(5)本研究成果可为我国高速铁路轨底坡的设置提供参考。     

基于美标的铁路宽轨距轨枕结构设计与计算

研究目的:基于美国相关规范研究1 667 mm宽轨距轨枕的结构设计,根据基本参数和规定,确定轨枕外形设计原则,基于美国AREMA计算方法计算分析轨枕荷载弯矩,根据外形尺寸和配筋,计算分析轨下及枕中截面承载力弯矩及静载试验值等,为轨枕试验提供依据,确定满足美标要求的宽轨距轨枕的基本设计方法。研究结论:(1)设计的宽轨距轨枕其外形尺寸及钢筋用量满足轨枕供货技术要求;(2)根据美标计算方法,确定了设计的轨枕的承载力弯矩和试验荷载值;(3)计算结果表明,轨枕承载力弯矩大于荷载弯矩;(4)轨枕静载试验及疲劳试验表明,轨枕符合正负弯矩试验的要求和抗疲劳要求;(5)计算与试验表明,设计的宽轨距轨枕满足美标的要求和阿根廷铁路项目使用要求。     

长联大跨桥梁无缝线路力学特性与结构设计

随着桥梁跨度、联长的不断增加,复杂的梁轨相互作用给桥上无缝线路设计带来了巨大挑战。本文在总结桥上无缝线路计算理论和求解模型的基础上,以某长联大跨桥上无缝线路为例,对其力学特性和结构设计进行了系统研究。研究表明:(1)长联大跨桥上无缝线路纵向附加力较大,钢轨强度往往难以满足规范要求;(2)梁端设置伸缩调节器,可有效减小梁轨相互作用,放散钢轨纵向力;(3)梁端设置抬枕装置可有效缓解梁缝增大导致的轨道刚度不均匀问题,需与伸缩调节器配套使用;(4)长联大跨桥上轨道设置健康监测系统十分必要。     

高压共轨喷油系统开发过程中电磁阀控制参数的仿真研究

通过对高压共轨式燃油系统喷油器电磁阀动态响应的仿真计算,确定了激励电压、PWM的频率和占空比、释放回路电阻的大小及控制方式等对电磁阀动态响应的影响,为电磁阀驱动电路参数的选取提供了依据,为电磁阀动态响应初步试验指出了方向.     

中低速磁浮承轨梁结构选型研究

研究目的:我国已开通运营两条中低速磁浮系统线路。相比长沙中低速磁浮线,北京中低速磁浮S1线采用桥上承轨梁结构,是该种结构形式在国内的首次工程应用。为指导类似工程的承轨梁结构设计工作,本文通过对承轨梁断面形式、纵向长度、荷载类型、受力特性等方面的研究,提出适用于桥上双线的承轨梁结构型式及结构配筋计算,以期为承轨梁结构设计提供依据。研究结论:(1)考虑接触轨、承轨台、轨排布置、限界要求等因素,承轨梁采取门型结构型式;(2)其纵向长度根据接触轨授流可靠性及"以直代曲"要求确定,以沿线路纵向长度2.9 m的结构为主要铺设类型;(3)根据承轨梁结构型式的荷载分类以及不同工况下的受力分析,提出了桥上承轨梁结构配筋方式,可为类似工程设计及建设工作提供参考和依据。     

重载铁路桥上无砟轨道扣件关键参数研究

研究目的:为研究重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统关键设计参数取值,本文基于弹性地基梁理论和车辆-轨道耦合动力学理论,建立32.5 t轴重重载货车-长枕埋入式无砟轨道-桥梁垂向耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道静、动力学性能的影响规律,提出重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统设计参数取值。研究结论:(1)钢轨垂向位移和钢轨轨底应力随扣件系统刚度的增大而减小,车体垂向振动加速度、轮重减载率、轮轨力和桥梁垂向振动加速度随扣件系统刚度的增大而增大;(2)钢轨垂向位移、钢轨轨底应力、车体垂向振动加速度、轮重减载率和桥梁垂向振动加速度随扣件间距的增大而增大,但轮轨垂向力随之减小;(3)综合考虑轨道变形以及工程造价,建议重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统的静刚度取为40～60 k N/mm,扣件系统的动刚度取为80～100 k N/mm,扣件间距取为0.6～0.65 m;(4)本研究成果可为重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道结构设计提供参考。     

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。     

L’Orange公司平台设计的共轨式高压泵

1997年8月,LOrange公司研制出世界上第一套电子控制的共轨式燃油喷射系统。该系统在MTU/DDC4000系列柴油机上的应用使该柴油机取得极大的成功。该喷射系统使燃烧系统面貌一新,在燃油效率、排放和烟度以及输出功率和扭矩等方面均有极大的改进。柴油机发展的前一百年的特点大体上只体现在功率输出和燃油效率方面的改进。将来的一个主要任务将是满足排放法规的要求,这些要求将愈来愈苛刻,差不多每3至7年变更一次。对于高压油泵,存在一种很大的潜力,可以仅用一种型号或一种系列的油泵来满足几种发动机机型的需要,这可以使费用保持在可接受的水平。这些基于平台设计的油泵可导致柴油机在配件供应、经济性以及运行性能方面的改进。LOrange公司在2002年为20缸V型长行程MTU4000系列柴油机研制的直列式高压泵就是带锐边的柱塞泵技术的第一个实例,本文将对此详细介绍。令人瞩目的是,同一型号的直列式泵可适用于整个系列的柴油机,从4缸100kW/缸(采用一台泵)到18缸1200kW/缸的V型机(采用4台泵),使柴油机结构显著简化。泵的可用转速由800r/min到3150r/min,采用由柴油机曲轴驱动的齿轮,选用适当的齿轮比,从而克服了泵转速对各种柴油机标定转速的依赖性。目前该泵有2种柴油型的:一种是4柱塞型的;另一种是2柱塞型的,供油量分别为32L/min和16L/min。这些基于平台设计的油泵的普遍选择将为开发人员提供这样的机会:使喷射系统和燃烧系统的开发更集中在发动机性能、应用和系统的集成化上,而不只是停留在新的零部件的开发上。     

跨座式单轨车辆-轨道梁耦合振动的计算分析

研究目的:为评定跨座式单轨交通的行车平稳与乘坐舒适性能,对车辆与轨道梁的动力相互作用进行研究,建立跨座式单轨系统空间耦合振动模型并编制程序进行仿真分析,计算评价标准形式PC轨道梁的动力特性,探讨不同车速、载客状态对系统动力响应的影响水平。研究结论:(1)轨道梁跨中竖向挠度和横向位移与车速的关系不明显,跨中横、竖向加速度和墩顶横向振幅、加速度随车速的提高而增大,载客量的增加会增大轨道梁跨中竖向挠度;(2)车体横、竖向加速度均随车速的提高而增大,随载客量的增加而有所降低;(3)轨道梁动力性能良好,在设计车速与载客量条件下,单轨车辆可平稳舒适地通过轨道梁桥;(4)本研究成果可为跨座式单轨交通系统的结构设计与运输管理提供参考。     

多级悬臂式挡土墙设计计算方法探讨

研究目的:为探讨多级悬臂式挡土墙工程设计问题,采用数值模拟与极限平衡理论分析方法,得出包括边坡整体稳定性与各级墙体局部稳定性两个方面的多级悬臂式挡土墙的设计计算方法。研究结论:(1)边坡整体失稳破坏模式为近似圆弧滑动模式,可采用圆弧滑动条分法分析边坡整体稳定性;(2)坡体中竖向压应力向下传递过程中,各级挡墙墙顶面位置的压应力呈多段折线型分布模式,可在此基础上采用库仑土压力理论计算各级悬臂式挡墙上的主动土压力,进而计算各级墙体的抗滑与抗倾稳定性、地基承载力和墙身强度;(3)给出了多级悬臂式挡土墙的主要设计计算步骤;(4)所建立的设计计算方法可为多级悬臂式挡墙的工程设计提供参考。     

基于欧标的埋入式无砟轨枕结构设计方法研究

研究目的:欧洲标准是国际铁路市场采用的主要铁路设计标准之一,掌握欧洲标准的设计理论和计算方法是实施海外铁路项目的必要条件。本文以1 676 mm宽轨距埋入式无砟轨枕为例,研究基于欧洲标准的无砟轨枕设计方法,推导轨枕荷载弯矩、混凝土预应力损失的计算过程,分析轨枕结构承载能力及静载、动载和疲劳试验荷载计算方法,通过设计案例再现采用欧洲标准指导宽轨距无砟轨枕设计方法。研究结论:(1)欧洲标准就枕上垂直动压力考虑因素较多,以扣件弹性衰减系数、速度系数、纵向荷载分配系数和支承缺陷引起的纵向荷载分配影响系数在计算公式中体现;(2)轨枕混凝土预应力损失包括锚具变形引起的预应力损失、放张前预应力钢筋松弛损失、钢筋放张时混凝土弹性变形产生的损失和时变损失,时变损失的计算方法反映了环境条件、轨枕尺寸、混凝土品类和加载龄期对时变损失的影响;(3)轨枕混凝土承载能力检算应考虑施工荷载引起的枕中截面正弯矩和轨下截面负弯矩;(4)本研究成果可应用于海外铁路轨道工程设计。     

具有共轨式喷射系统的燃烧技术的新发展

新型MTU 4000系列柴油机，采用了一种新的共轨式喷射系统。它克服了传统喷射系统的典型约束，即喷射压力与柴油机转速有关，本文提出了有关燃烧技术发展的新措施，并要求充分利用共轨式喷射系统的优点，利用柴油机整个特性场中可获得的高的喷射压喷孔的数量，还可以应用更浅的活塞顶面盆槽从而将改善空气在燃烧室中的分布，最终可以降低有害物的排放和燃油消耗率。