悬挂式单轨交通系统关键技术及适应性分析

悬挂式单轨交通系统起源于一个多世纪前的德国伍珀塔尔,历经百余年的发展,其技术不断更新并在最初浪琴型的基础上衍生出更为先进的SAFEGE型悬挂式单轨系统,可应用于学校、机场、中小型城市等多种环境。悬挂式单轨在我国被划为中低运量城市轨道交通系统的一种,目前国内尚无已运营线路,对其关键技术和适应性的认识仍较为欠缺。通过对德国、日本主要运营线路的特征和技术参数进行介绍对比,总结出悬挂式单轨交通系统在走行方式、车辆、轨道、信号、车站、救援等方面的关键技术,继而通过对其优缺点的分析得出其适用范围,最后指出悬挂式单轨交通系统在我国城市轨道交通领域具有一定的市场前景。     

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。     

悬挂式单轨轨道梁制造工艺研究

以中车青岛四方机车车辆有限公司悬挂式单轨车辆试验线项目为依托,针对悬挂式单轨轨道梁"梁-轨"合一的结构特点,对兼做轮轨走行面的开口箱型轨道梁的加工制造工艺进行研究。介绍了悬挂式单轨轨道梁的结构形式;分析了单轨轨道梁制造过程中的难点,并对制造方案进行比选;系统阐述了悬挂式单轨轨道梁的制造工艺及精度控制方法。     

悬挂式单轨轨道梁伸缩装置选型研究

悬挂式单轨轨道梁集承重与走行机构功能于一身。以某悬挂式单轨试验线轨道梁为工程背景,在结构设计基础上采用对比分析的方法,研究伸缩装置作用并借鉴目前已有的伸缩装置形式,提出3种选型结构,分别探讨3种结构在梁上的设计方案,并详细讨论每种方案的优缺点。通过试验线现场安装调试和实车动态实测,结果表明:从生产工艺、安装、耐久性和工程造价方面来看,跨缝板和梳齿板方案略优,从行车舒适性和噪声水平方面看,无缝伸缩缝方案更好。本文为悬挂式单轨伸缩装置的选型与设计提供了验证与参考依据,未来还应紧密结合运营线的反馈情况,对其做进一步优化,满足悬挂式空轨桥梁建设的需要。     

悬挂式单轨轨道梁结构参数优化方案及分析

悬挂式单轨已取得一定应用,但对轨道梁结构设计参数取值缺乏系统性研究。对悬挂式单轨系统轨道梁的结构进行探索性设计和计算分析,在能满足各评定标准的基础上,研究轨道梁的合理跨度、梁板厚度和加劲肋间距等参数的敏感性,分析轨道梁的稳定性、应力、变形。研究不同跨度、梁板厚度及加劲肋间距对轨道梁强度、变形及用钢量的影响规律,从而为轨道梁的优化设计提供方案。     

青岛悬挂式单轨轨道梁内部巡检设备研制

以青岛四方机车车辆股份有限公司悬挂式单轨车辆试验线为工程背景,分析提出了轨道梁内部巡检设备功能需求,研究确定了其总体设计、检测系统、定位系统、控制系统、安全系统以及主要技术指标等巡检设备技术方案,研制出巡检设备并在该试验线成功应用。     

悬挂式单轨双线曲线轨道梁的设计研究

悬挂式单轨的轨道梁既是承重结构,又兼作车辆的走行和导向轨道.为保证列车运行的安全性和舒适性,车辆系统对轨道梁在列车荷载作用下的变形有严格的要求.由于轨道梁为底部开口的薄壁钢结构,抗扭刚度较小,导致曲线轨道梁适用跨径较小,给工程建设带来困难.提出在左右线轨道梁之间设置横梁的结构方案,增加轨道梁的整体刚度,有效减小曲线轨道...     

悬挂式单轨交通线路设计

在从事贵州黔东南、成都大邑、陕西韩城等地多个悬挂式单轨交通项目的设计基础及实践经验上，对悬挂式单轨交通线路技术标准进行分析。通过理论计算，明确线路标准的数据及参数。对不同地段线路平面、纵断面设计方法进行总结，提出在路中、路侧、沿河及地下敷设等线路的布置形式。同时，对应着重考虑的因素，线路设计中的特殊问题以及优化设计的建议进行论述，提出在平面与纵断面组合设计时的注意事项，供业内人士在类似项目设计中参考。     

悬挂式单轨车桥耦合动力分析

为研究悬挂式单轨运营过程中桥梁和车辆的动力响应变化规律,以某悬挂式单轨双线7跨30m简支梁方案为工程背景,运用通用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,分析桥梁的动力特性;然后在多体动力学软件SIMPACK中建立车桥耦合动力学模型,研究双线列车以运营速度对开通过桥梁时桥梁和车辆的动力响应,并分析轮胎刚度和列车编组对桥梁和列车动力性能的影响。分析结果表明:双线列车以65km/h的速度对开通过桥梁时,桥梁跨中的整体横向位移响应最大值为19.03mm,表明桥墩横向刚度较小;轮胎刚度对车桥系统的加速度响应有显著影响;3辆车编组过桥时,桥梁的竖向和横向响应值明显比1辆车编组大,因此,在车桥耦合动力仿真分析时,必须考虑列车编组对车桥系统动力响应的影响。     

悬挂式单轨车辆制动盘模态分析

由于制动盘制动时产生的振动会造成制动噪声和闸片与制动盘之间的接触不均匀,因此研究制动盘的振动特性对于分析整个制动系统的工作性能具有重要的意义。以日本千叶县0系悬挂式单轨车辆为基础,建立制动盘以及制动闸片的实体模型,进行了自由模态和约束模态的有限元分析,得到了制动盘和制动闸片的前8阶固有频率,分析了两者的振动特性,为制动系统未来的优化和改进提供了理论依据。     

悬挂式单轨车辆的应用分析

文章介绍了悬挂式单轨车辆的分类,按照走行部形式的不同分别介绍了其走行原理,并对其应用现状进行了阐述,最后对悬挂式单轨车辆技术特点进行了分析。     

考虑加劲肋的悬挂式单轨轨道梁挠度研究

为研究悬挂式单轨轨道梁的加劲肋对其整体挠度的影响,建立了静活载作用下超静定变截面梁的力学模型,以模拟其变刚度条件下的弯曲变形,并推导出轨道梁任意截面的转角和弯曲挠度变形的一般方程。应用Matlab软件编程实现了梁最大挠度的计算机求解,并根据求解结果对悬挂式单轨轨道梁进行了初步的结构优化设计探讨。     

轨道不平顺对悬挂式货运单轨车辆动力行为影响分析

建立了悬挂式货运单轨车辆60自由度动力学模型。使用模态方法研究了悬挂式货运单轨车辆的主要振动频率和相应的敏感波长,使用非线性积分方法计算了悬挂式货运单轨车辆在轨道不平顺作用下的动态响应。结果显示:在车速15～30km/h范围内,悬挂式货运单轨车辆横向振动主要受波长在13.44～26.88m范围内的不平顺的影响,垂向振动主要受1.46～3.36m范围内的短波不平顺影响。轮轨导向力随横向不平顺幅值的增大而线性增大,然增幅不明显。车体垂向加速度和轮轨垂向力随垂向不平顺幅值的增大而线性增大,其中短波不平顺的影响最明显,短波不平顺幅值从1mm增加到4mm,车体垂向加速度幅值从0.58m/s2增加到2.1m/s2,在工程实际中,应重点对走行面上的短波不平顺进行监测和控制。     

悬挂式单轨列车关键悬挂参数研究

采用大型多体动力学软件Universal Mechanism建立悬挂式单轨列车系统动力学模型,模型中考虑了各减振器、弹簧、止档的非线性特性,以及橡胶轮胎-轨道的非线性作用特性。通过数值积分求解车辆的动态响应,对单轨列车关键悬挂参数进行研究。研究表明:导向轮高度应尽量放低,与轴心高度一致较为合理;导向轮与导向轨应有一定的预压,但不宜过大;横向减振器等效阻尼应取50 k N·s/m以上,以保证车辆横向平稳性的同时,让车辆进出曲线时横向振动能够快速收敛;垂向减振器等效阻尼取30~40 k N·s/m能够保证车辆具有良好的垂向平稳性。     

悬挂式单轨列车曲线通过性能分析

曲线通过性能分析是转向架设计的基础之一。使用多体系统动力学软件建立悬挂式单轨列车-轨道系统60自由度动力学模型,模型考虑轮胎-轨道接触非线性,空气弹簧和抗横摆减震器弹簧非线性。模拟悬挂式单轨列车通过曲线轨道时导向轮与轨道间法向接触力的动态变化过程,研究了空气弹簧水平刚度和轨距变化对转向架曲线通过性能的影响。结果表明:悬挂式单轨列车转向架具有不同于传统轨道车辆的曲线通过形态;空气弹簧水平刚度对转向架的曲线通过形态和导向轮法向接触力有显著的影响,水平刚度为0.01 MN/m时,相较于水平刚度0.1 MN/m,最大导向轮轨法向接触力可减小63.2%;轨距变化对转向架的曲线通过性能影响不明显,减小空气弹簧水平刚度可改善转向架的曲线通过性能。     

悬挂式单轨交通线路技术标准研究

以最大倾斜角度为6.5°、最高行驶速度为50 km/h的悬挂式单轨车辆为例,对悬挂式单轨交通线路的技术标准进行了研究。首先分析了悬挂式单轨车辆区别于传统钢轮钢轨车辆的受力特性,在此基础上,以悬挂式单轨车辆最大倾斜角度、最高行驶速度、允许的未被平衡离心加速度为参数,提出了悬挂式单轨交通线路最小圆曲线半径的计算方法,计算了不同速度条件下的最小圆曲线半径;提出了基于列车倾斜时变率和未被平衡离心加速度时变率的缓和曲线长度分段计算理论和方法,计算了不同曲线半径、不同行驶速度下的最小缓和曲线长度;提出了悬挂式单轨交通线路的最大坡度、竖曲线半径和最小坡段长度等控制指标。     

悬挂式单轨轨道梁桥在列车制动力作用下的动力响应

以中唐悬挂式单轨试验线为依托,采用有限元软件建立结构模型,分别计算了3种列车制动力作用下轨道梁桥的动力响应.结果 表明:在列车制动力作用下,轨道梁梁端纵向位移和墩底剪力呈波浪式增大;列车在轨道梁上制动完成时,轨道梁在纵向呈衰减振动;列车制动力越大,轨道梁梁端纵向位移、速度、加速度和墩底剪力也越大,并且列车制动完成后的振...     

悬挂式单轨线路设计研究

悬挂式单轨是一种高架敷设的中低运量轨道交通制式,具有爬坡能力强、噪声小、工程造价低、施工周期短等优势。但目前,由于国内悬挂式单轨项目实践经验较少,缺少统一的线路设计标准,其发展面临诸多问题。为解决上述问题,文章参考相关地方标准及工程设计经验,从线路平面、纵断面、配线设计等方面对悬挂式单轨线路设计内容进行探讨,研究线路设计过程中各参数(如线路平面最小曲线半径,缓和曲线、圆曲线、夹直线最小长度,最大纵坡坡度等)的取值并提出建议参考值,以期为悬挂式单轨线路设计提供借鉴。     

悬挂式单轨车辆曲线通过性能分析

分析悬挂式单轨车辆的转向架结构及组成,建立相应的SIMPACK动力学仿真模型,总结悬挂式单轨车辆通过曲线时的受力分布和力矩平衡公式。应用控制变量法分别研究曲线通过速度、导向轮轮轨间隙和导向轮径向刚度对车辆曲线通过性能的影响。仿真结果表明,导向轮径向载荷随曲线通过速度和导向轮轮轨间隙的增大而增大,随导向轮径向刚度的增大而减小。其中,导向轮轮轨间隙对构架的横向加速度影响较大,对车体横向加速度影响较小。