基于冲击试验的铁路货车纵向载荷设计分析研究

货车强度设计试验载荷在中国特有的运用条件下,应体现和适应中国铁路技术进步发展。其运用冲击工况纵向载荷的确定,源于试验数据的收集积累,分析整理,数理统计,判别鉴定。文中基于中国铁路轴重21t载重60t、轴重23t载重70t、轴重25t载重80t、轴重27t载重80t级和轴重30t载重100t级系列化各型货车的冲击试验和大量的试验数据,使用数理统计方法分析了在不同冲击速度下纵向冲击载荷的分布规律,统计推断提出了中国铁路货车设计纵向载荷值。可进一步完善铁路货车标准,尤其是重载货车的设计和试验评定标准,提高货车的设计水平和运用安全。     

27t及以下轴重混编列车纵向车钩力试验研究

为研究掌握既有线开行27t及以下轴重混编列车的技术性能,中国铁路总公司在山西中南部铁路通道组织了"既有线开行27t及以下轴重混编列车综合试验"。通过分析试验列车在紧急制动、常用全制动以及长大下坡道调速制动工况下的纵向车钩力及其变化规律,研究混编列车的车钩力特性,为既有线开行27t轴重混编列车提供技术支持。分析认为:在各种装载和编组条件下,试验中混编列车最大拉钩力913kN,最大压钩力1194kN,超过1 000kN的车钩力只出现过一次。由于参试的27t轴重货车制动率明显小于既有通用货车,使得混编列车紧急制动时可能出现较大的拉钩力。     

重载货车轴重与速度匹配关系研究

基于重载货车轨道耦合动力学模型,采用机车车辆与线路最佳匹配设计方法,进行货车轴重与速度的匹配研究.结果表明:25,27,30和40t轴重重载货车容许通过轨道低接头的速度应分别小于110,100,90和60km·h-1;40t轴重重载货车以60km·h-1速度在直线线路上运行时,其轮轨垂向力为249.6kN,非常接近英国铁路250kN轮轨垂向力的限值;在我国现有以60kg·m-1轨为主的干线铁路上开行30和40t轴重重载货车,对轨道结构的破坏比现有低轴重货车严重得多,但开行27t轴重重载货车是可行的;40t轴重重载货车在600m半径的曲线轨道上以40～120km·h-1速度运行时,轮轨垂向力最大值超过了英国铁路的250kN轮轨垂向力限值,轮轨横向力最大值非常接近我国《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》所规定的77.80kN容许限值,另外轮轨磨耗功非常大,因此40t轴重重载货车还不能直接应用于我国现有60kg·m-1钢轨的轨道.     

重载铁路货车冲击试验及考核方法研究

随着大轴重铁路货车的发展,机车车辆之间纵向的动力作用更为复杂,这就对车辆结构强度考核提出了新的要求。因此对重载铁路货车冲击试验及考核方法进行了深入研究。分析结论认为:在延续既有强度标准的基础上,提出两个方面的更改建议:(1)提高冲击试验最高试验速度至10 km/h;(2)按最高冲击速度及规定冲击载荷分别进行冲击强度校核,许用应力分别取第2工况许用应力及屈服极限。     

重载条件下减速器常见问题分析及对策

为满足重载运输需要和大幅提高货运运输效益,我国铁路在既有线上开行的通用货车轴重不断加大,货车轴重提高以后,已经超出既有驼峰设备设计规范及标准,给减速器的维修带来了很大的难度。对既有的减速器在重载条件下的常见问题进行深化分析,为现有减速器适应大轴重重载车辆,保证减速器的性能和可靠性,提供经验。     

运煤专线开行重载列车提高轴重影响因素的分析和建议

根据大秦线采用轴重25 t专用货车(C80型)列车编组200辆,成功开行2万t列车,年运量达到3.5亿t的成功经验,通过了解国外发展铁路重载运输采用大轴重车辆提高运输效率公认的事实,结合我国铁路货车轴重的发展,提高轴重对提高铁路运输效率起到的重要作用进行归纳、总结,提出铁路运煤专线采用大轴重货车提高运能条件十分优越,通过调查分析、计算对提高轴重开行重载列车影响因素进行研究并提出建议。     

32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度

针对以往轨道刚度计算方法只能得出轨下垫板静刚度的取值范围或下限值,而不能确定轨道整体刚度的问题,运用大型轮轨动力学软件NUCARS建立32.5t轴重货车—轨道系统耦合动力学模型,采用动力敏感系数分析方法,通过分析轨道结构各种部件刚度组合情况下的车辆、轨道系统动力特性,研究32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度。结果表明:钢轨垂向位移、道床压力和垫板压力对垫板刚度较为敏感;轨枕垂向位移、轨枕垂向加速度、道床压力对道床刚度较为敏感;以轨道动力特性的综合效应最小为目标建立目标函数,筛选得出32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道结构的部件刚度最优匹配方案是轨下垫板刚度为140kN·mm-1,道床刚度为150kN·mm-1;最优部件刚度匹配方案所对应的轨道结构整体刚度为82kN·mm-1。     

几内亚西芒杜40t轴重重载铁路专用线列车设计活载选用探讨

铁路列车荷载图示是铁路桥涵设计的重要依据和核心参数。几内亚西芒杜重载铁路专用线运行轴重40 t矿石车,其活载效应超出了我国现行设计规范的规定。为确定适用于本项目的列车活载图示,结合几内亚西芒杜重载铁路专用线的特点,在调查国内外重载铁路列车活载图示以及40 t轴重重载铁路机车及货车现状的基础上,分析对比不同列车荷载图示及40 t轴重矿石车的荷载效应,以及采用不同的活载发展储备系数对本项目投资的影响,得出40 t轴重重载铁路桥梁不宜采用ZH活载(Z=1.5)或Load Model 71(α=1.46)进行设计,可采用1.1倍的实际运营车辆荷载进行设计的结论,建议在制定40 t轴重重载铁路列车活载图示时同步开展40 t轴重重载运输条件下冲击系数的研究。     

27t轴重混编货车作用下既有线钢筋混凝土梁受力特性试验研究

我国研究发展27 t轴重通用货车意义重大,不但可满足铁路货运发展的迫切需要,还能使我国铁路货运全面达到国际重载要求。通过在京广线试验区段内选择跨度3.4,6.7,13.06 m钢筋混凝土梁进行实车试验,获得了27 t轴重货车不同装载等级、不同速度级工况下梁体的钢筋应力、混凝土应力、挠度和挠度动力系数,以及应力和挠度与货车邻轴距的关系等实测数据。初步掌握了27 t轴重货车对小跨度钢筋混凝土梁的作用特征,为27 t轴重货车在既有线的试运行提供了技术支撑。针对试验过程中发现的问题和既有线桥涵实际情况,提出了既有线开行27 t轴重货车时需开展的工作建议。     

27t轴重铁路货车技术及发展——基础设施与试验

介绍了我国27t轴重铁路货车线路动力学性能试验以及27t轴重铁路货车(混编)线路适应性试验、编组站驼峰溜放综合试验、装卸货设施试验的情况,分析了既有线桥、驼峰、装卸设施对27t轴重铁路货车的适应性。     

重载列车纵向冲动动力学研究

<正>提高轴重和增加编组数量已成为我国重载铁路提高运能和效率的重要手段,国内外重载列车的运营、试验及研究结果均表明,货车轴重的提高和编组数量的增加会导致列车中的纵向冲动显著增大,从而带来车辆脱轨、结构破坏等安全隐患。因此,本文以国内重载列车为研究对象,研究在调车及制动等工况下重载列车纵向冲动动力学所涉及的关键技术问题。主要研究内容和结论如下。(1)根据摩擦缓冲器动力学计算理论和缓冲器     

禁止过峰溜放的货车车辆条件的研究

本文针对我国铁路驼峰禁止溜放的车辆条件进行研究,通过调查、计算和分析禁止过峰溜放车辆的使用情况和限制条件,着重探讨了我国新装备的23t轴重货车车辆在驼峰的自动溜放条件,提出了目前全路禁止经过驼峰溜放的货车车辆条件,对保障驼峰作业安全具有重要的现实意义。     

30t及以上轴重货车动力性能仿真研究

随着我国铁路货运量的迅速增加,重载运输己成为我国铁路运输的主要发展方向.为了适应我国25t以上轴重重载货车运输的发展,首先建立了25 t轴重重载货车动力仿真模型,在此基础上对30 t和35 t轴重条件下车辆模型的关键参数等进行了动力学分析,优化了30 t和35 t轴重货车模型的参数取值.利用所确定货车模型参数,建立30 t和35 t轴重重载货车-轨道动力仿真模型,计算分析车辆-轨道各项动力响应,相应指标符合规范中优良等级要求.通过不同速度下的动力学响应分析,对30 t和35 t轴重重载铁路的运行速度进行初步探究,建议我国30 t和35 t轴重货车适宜的运行速度为100 km/h.     

27 t轴重货车关键技术

阐述我国重载运输在轴重方面与世界先进水平的差距及我国重载货车的出口经验.针对我国重载运输发展需求,介绍在客货共线铁路上研究发展27t轴重通用货车应考虑的主要问题,以及应采用和研究的关键技术.     

重载组合列车机车缓冲器关键技术参数研究

根据大秦线开行2万t重载组合列车对机车缓冲器可靠运用的要求,应用列车纵向动力学软件建立2万t重载组合列车多质点模型和缓冲器数值模型;按照列车紧急制动、常用制动和长大下坡道区段循环制动3种工况,分析比较机车分别装用DFC—E100缓冲器、MT—2缓冲器和QKX100型弹性胶泥缓冲器以及在列车紧急制动工况条件下改变DFC—E100型缓冲器最大阻抗力、行程和初压力等关键技术参数对2万t重载组合列车纵向动力学性能的影响。结果表明:机车装用不同型号缓冲器时的列车最大纵向力均在2 200 kN以内,中部机车的最大纵向力未超过1 700 kN;适宜于2万t重载组合列车的机车缓冲器的额定阻抗力、行程和初压力分别为2.25 MN,110 mm以下和150 kN左右。     

27t轴重重载货车混编列车运行安全性试验研究

介绍了既有线27t及以下轴重货车混编列车综合试验概况。研究分析了我国27t轴重重载通用货车与既有货车混编的典型特征,设计了5种典型混编方案及动力学测试方案。在测试的不同编组的制动全部工况和速度级运行工况内,所有被试车脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力均满足GB/T 5599—1985限度要求,并有一定的裕量;所有被试车横向、垂向运行平稳性指标均小于3.5,满足GB/T 5599—1985要求,属优级。表明27t轴重重载货车与既有货车混编列车具有优良的运行安全性。     

35.7t轴重重载铁路轨道关键设计参数研究

我国面临着发展重载铁路和承担海外重载铁路的设计任务,美国、加拿大、澳大利亚等国重载铁路的轴重普遍达到35.7 t,结合海外项目,以35.7 t轴重货车为例,对此轴重条件下的轨道结构主要设计参数进行研究。轴重的提高对重载铁路轨道部件提出更高的要求。采用商业有限元软件ANSYS,建立轨道-路基系统有限元模型,主要研究钢轨类型、轨下垫板刚度、道床状态、路基基床参数对35.7 t轴重货车的轨道结构静力学特性的影响,为轴重35.7 t轨道结构的关键参数选取提供建议。     

40 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕设计研究

我国具有25 t和30 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕的设计和运营经验,但对于40 t轴重重载铁路混凝土轨枕仍缺乏相关技术储备。为配合我国重载铁路"走出去"战略,本文基于对国内外混凝土轨枕设计标准的对比分析,开展了40 t轴重重载轨枕的设计研究。研究结果表明:对于40 t轴重重载铁路典型工况,按照北美地区混凝土轨枕的设计标准计算出的轨下截面正弯矩显著高于按照欧洲和中国标准的计算结果;按照中国混凝土轨枕的设计标准设计完成的40 t轴重重载轨枕轨下截面正弯矩和枕中截面负弯矩承载能力分别为35.6,22.3 kN·m,与适用于25,30 t轴重重载铁路的Ⅲa型、Ⅳa型轨枕相比,该轨枕在质量提高相对不大的情况下,满足设计承载要求。然后按照北美地区轨枕标准的规定进行了一系列室内试验验证,试验结果均满足标准要求。     

重载铁路机车牵引作用下简支梁桥墩顶纵向力分析

以重载机车牵引作用下新建重载铁路简支梁桥墩顶纵向力特征为研究对象,应用有限元软件建立梁-轨相互作用模型,开展重载机车牵引工况对墩顶纵向力影响的理论分析,并依托一新建重载铁路开展重载机车满级牵引试验验证。研究结果表明:在重载机车牵引工况下,桥墩刚度存在较大差异,刚度较大的墩台顶承担更大的纵向力;随着桥墩与机车牵引位置的距离增大,墩顶纵向力呈降低的趋势,机车在桥墩正上方牵引时墩顶纵向力达到最大值;重载运输中机车满级牵引计算分析时黏着系数宜按电力机车最大黏着系数选取;牵引工况下各桥墩顶纵向力为桥上竖向荷载(30 t轴重机车)的10%～15%,但小于设计活载(ZH,z=1.2)的10%。     

40t轴重货车轮轨动力特性分析

基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据40 t轴重货车结构特点,建立了重载货车车辆-轨道耦合模型,并对不同线路谱和速度下40 t轴重货车的轮轨动力特性进行了仿真分析。