压电陶瓷致动补偿式空气支承系统的研究

基于现代控制理论,提出了一种新型空气支承,不改变供气压力,利用压电陶瓷(PZT)的伸缩量来补偿空气膜厚度随外部干扰的变化对支承精度的影响.在建立理论模型的基础上,介绍了二维自由度控制器的优化设计方法,并对主动空气支承系统的动态特性进行了分析研究.该系统具有精度高、响应速度快、抗干扰能力强的特点,其应用领域相当广泛.     

通过控制空气弹簧的衰减降低车辆垂向振动

近年来在铁道车辆上,作为车体支承装置的二系弹簧悬挂,基本上是采用空气弹簧的方式。这种方式是通过空气弹簧本体及与之连通的辅助空气腔中的空气,实现柔软的弹簧特性。在连接空气弹簧气囊与辅助空气腔的空气通路上,设置固定节流阀,来控制弹簧的衰减,可以提供良好的乘坐舒适度。不过,由空气弹簧与车体组成的系统,其固有振动频率多数情形下处于1Hz附近,为了进一步提高垂向舒适度,要求降低该低频振动。     

空气弹簧技术在轨道车辆领域的运用、研究及展望

从空气弹簧应用特性的角度对其技术发展进行了梳理，分别总结了空气弹簧垂向性能、横向性能及扭转性能的技术特点，并对其在国内外动车组、磁浮列车与城轨车辆上的运用情况进行了介绍。针对空气弹簧相关理论研究，讨论了空气弹簧系统有限元模型、等效力学模型及气动力学模型。其中有限元模型适用于分析空气弹簧结构特性、材料特性与接触特性，等效力学模型适用于车辆动力学计算，气动力学模型适用于空气弹簧非线性动力学计算。基于当前空气弹簧理论研究与技术应用现状，探索了CFD与动网格技术在空气弹簧特性分析中的应用，使用有限体积法对空气弹簧内部三维湍流进行数值模拟。总结了不同控制方法在空气弹簧系统中的运用，探讨了智能监测技术在空气弹簧系统中运用的可能性，展望了空气弹簧系统在状态预测、故障预警、健康评估等技术领域的发展。     

轮对更换装置中气垫支承系统偏载问题的研究和解决

对轮对更换装置中气垫支承系统容易出现的偏载问题进行了详细的讨论和分析，并提出了解决主动偏载的方法。     

弹性支承块式无砟轨道无缝线路更换支承块系统的力学分析

为对无缝线路状态下更换支承块系统进行力学分析并提出合理的维修参数，采用有限元方法建立更换支承块系统的计算模型，分析不同起道量和不同扣件松开长度下系统的受力；在一定的起道量和扣件松开长度下，根据非线性屈曲稳定理论，确定合理的养护维修作业轨温范围。结果标明，弹性支承块式无砟轨道无缝线路更换支承块时，单侧松开扣件的钢轨长度存在最优长度；起道量和单侧松开扣件的钢轨长度对钢轨垂向非线性屈曲临界荷载的影响较大。为避免钢轨失稳，应严格控制作业轨温；起道量为0．16m时，最优单侧松开扣件的钢轨长度为18m，相应的作业轨温范围为锁定轨温＋5℃以下。     

轨下支承失效对车辆系统动态响应及乘坐舒适度的影响

建立了基于Timoshenko梁模型的非对称车辆/轨道耦合动力学模型,分析轨下支承失效对车辆乘坐舒适度的影响。钢轨被视为弹性离散点支承上的无限长Timoshenko梁,通过假设轨道系统垂向支承刚度沿纵向分布发生突变来模拟轨下支承失效状态。推导了考虑钢轨横向、垂向和扭转运动的轮轨滚动接触蠕滑率计算公式。利用Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论分别计算轮轨法向力及轮轨滚动接触蠕滑力。采用移动轨下支承模型分析离散的轨枕支承对系统动力响应的影响。利用新型显式积分法求解车辆/轨道耦合动力学系统运动方程。乘坐舒适度评价采用Sperling指标,通过数值分析,得到直线轨道连续从0到6个轨下支承失效对车辆动态响应及乘坐舒适度的影响。结果表明,轨下支承失效对车辆系统位移、加速度有显著的影响,随着轨下支承失效个数的增加,轮轨力和车辆系统的位移、加速度将会急剧增大,乘坐质量和乘坐舒适度指标呈线性增大,但数值很小。     

高速铁路无砟轨道支承层服役现状及伤损机理

支承层是路基段CRTSⅡ型板式无砟轨道及双块式无砟轨道的重要结构，其服役性能直接关系到无砟轨道结构整体稳定性和高速列车的安全运行。本文介绍了支承层的材料、作用及其性能指标。通过调研不同地区、不同时期建造的高速铁路无砟轨道支承层服役现状，发现个别地区无砟轨道支承层出现不同程度伤损。根据支承层伤损特点划分了支承层伤损类型，分析了环境冻融循环、温度梯度及高速列车动荷载对支承层伤损的影响。对某服役近10年的高速铁路粉化支承层取样测试，结果表明：Ⅲ级粉化支承层抗压强度低于设计强度，支承层总碱含量满足标准要求，水化产物中未发现有害物质，支承层抗冻性不足可能是其粉化的主要原因。     

采用现代方法设计空气弹簧系统

介绍了空气弹簧的基本原理，结构型式及空气弹簧悬挂系统的动力性能设计计算方法，并对空气弹簧结构进行了优化计算。     

城市轨道交通嵌入式连续支承轨道系统性能分析

介绍了一种铺设于广州市地铁14号线知识城支线的嵌入式连续支承轨道系统。结合2017年和2019年的现场测试数据,对比分析了嵌入式连续支承轨道系统与普通扣件式轨道系统的轮轨粗糙度、车辆动力学性能、轨道结构减振和噪声性能等性能指标。结果表明:嵌入式连续支承轨道系统几何形位保持良好,日常维护工作量小,减振、降噪性能保持稳定。利用嵌入式连续支承轨道系统培训线进行的维修培训和维修演练,解决了该轨道系统运营过程中的养护维修的问题。     

磁浮车辆／高架桥垂向耦合动力学研究

磁浮铁路为了实现高速客运，大量采用了封闭式高架线路，在德国msland磁浮试验线上，采用了混凝土简支梁和钢结构两跨连续梁作为高架线路的主要形式，本文以这两种结构形式为例建立了磁浮铁路车辆/高架桥垂向耦合模型。分别对不同材料和结构形式支承梁通讯不同车速时车桥耦合动力响应进行了住址计算，得到两种支承梁结构下系统动力响应特征及车速对耦合系统动力影响规律，为磁浮高架线路设计和进一步的系统优化提供了理论依据。文末以我国青城山磁浮线现有的一组基本数据。对其车轿耦合动力响应进行了仿真计算。     

地铁头车-轨道耦合振动分析

将车体、构架和轮对视为多刚体系统,钢轨视为由有限间隔的离散轨枕支承的无限长Timoshenko梁,建立了地铁头车-轨道耦合动力学模型.以轨道不平顺作为输入激扰,计算了整车的振动响应,获得了二系空气弹簧与车体接触点处在三维空间内的振动载荷,发现轨道不平顺在垂向和横向引起的激励载荷幅值较大,而在纵向引起的激励载荷幅值较小.     

弹性支承块式无碴轨道振动分析新模型

针对弹性支承块式无碴轨道结构特点,提出了一种新的用于竖向振动分析的有限元模型。在该模型中,钢轨模拟为弹性点支承Euler梁;钢轨下面的支承块视为刚体;轨道板视为弹性薄板,并且采用横向有限条与板段单元法对其进行位移插值;钢轨扣件模拟为线性弹簧和阻尼器;轨道板和混凝土底座下的路基模拟为连续分布面弹簧和阻尼器。在此基础上,基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的"对号入座"法则,推导了弹性支承块式无碴轨道的竖向振动总势能,为建立弹性支承块式无碴轨道竖向振动方程,乃至进行弹性支承块式无碴轨道在高速列车作用下的动力响应分析奠定了良好基础。     

弹性支承块式无碴轨道的设计与应用

文章介绍了国内外无殖轨道结构类型的发展和应用，简述了弹性支承块式无碴轨道的设计理论，结合乌鞘岭特长隧道无碴轨道设计，详细介绍了套靴式弹性支承块无碴轨道组成，同时对于与之配套的扣件系统、过渡段连接设计、无碴轨道施工工艺以及无碴轨道可维修性评价分析进行了简要说明．     

扣件支承模拟方式对车辆-轨道动力学行为的影响

针对车辆-轨道耦合动力学模型中扣件支承的模拟方式,建立了车辆-轨道动力学精细化空间实体模型,研究了扣件支承方式分别为单点支承、多点支承以及连续支承时,轮轨相互作用力、钢轨振动加速度、钢轨受力变形等动力学行为的差异。结果表明:(1)轮轨相互作用方面,扣件模拟为单点支承时轮轨垂横向力最大,连续支承时轮轨垂横向力最小,多点支承时轮轨垂横向力介于两者之间。(2)单点支承模型的钢轨和轨道板振动加速度明显大于多点支承和连续支承。(3)钢轨在单点支承条件下,由于轨底局部支承应力较大,钢轨的动弯应力和动位移均大于多点支承和连续支承情况。因此,在建立精细化的车辆-轨道动力学模型时采用多点支承形式来模拟扣件系统是较为合理的。     

城市轨道交通多种制式的特征与评价大纲

从城市轨道交通系统定义、特征着手，按“运量等级和支承导向制式”为基本概念，对各种系统从功能定位及分类进行分层、分系的探讨和论述。从技术上分析了各种系统的性质，着重各系统的对比性，并展开了各级运量和制式的适应性研究分析，最终提出了各类系统选择按“功能、环境、安全、经济”的评价体系及其原则思路。     

DQ16型铁路起重机回转支承偏载的原因

通过对DQ16型铁路起重机的回转支承承载状态的分析，阐述了回转支承在使用中受损的机理，提出了解决问题的方法，为进一步提高其使用性能，增大可靠性奠定了基础。     

轨下支承失效对轨道结构动力性能的影响

通过建立车辆轨道耦合动力学模型,分析了普通整体道床、弹性支承块与浮置板三种轨道结构轨下支承失效后的动力响应。结果表明:轨下支承失效对列车通过时轮轨系统动态响应的影响较大;随着轨下支承失效个数的增加与列车运行速度的提高,轨道结构的位移、支座反力、轮轨力的动力响应都将显著增加。     

机车空气系统微机控制的一些设想

从风源系统、空气制动系统、撒砂装置、检测列车管折角塞门的关闭等方面，设想了采用微机控制空气系统的一些方法，提出了微机控制空气系统要注意的问题，这些设想可以为今后微机控制机车进一步扩大应用提供参考。     

空气制动系统模拟研究的发展（上）

对国内外空气制动系统模拟研究的理论及发展现状，空气制动系统的应用前景作了阐述。     

康迪泰克空气弹簧系统及其在铁道车辆上的应用

介绍了康迪泰克空气弹簧系统的技术及其在TGV、ICE系列和摆式列车上的应用及试验规范，对空气弹簧－阻尼系统的2种模式进行了比较。