列车脱轨的力学机理与防止脱轨理论

论证了：1)现行脱轨系数Q/P及轮重减栽率△P/Po的限值不能防止脱轨的根本原因是在于它们不能控制列车实际的Q/P与△P/Po不超过规定限值;2)列车脱轨的力学机理是列车桥梁(轨道)时变系统的横向振动丧失稳定,只要此系统横向振动是稳定的．列车车轮就不会脱轨掉道。提出了判别此系统横向振动是否稳定(即列车是否脱轨)的此系统抗力作功增量与输入能量增量准则。深入论述了：1)国内外此系统振动计算理论在计算模型、激振源、随机分析3个方面存在根本问题;2)列车脱轨能量随机分析理论。列出了12例列车是否脱轨的计算结果,所有对应于有实践结果的算例,其计算结果都与实际情况相吻合．     

桥上列车脱轨的力学机理、能量随机分析理论及其应用

总结了国内外现有桥上列车脱轨研究中的主要问题。基于物理概念，提出了桥上列车脱轨的力学机理，进一步提出了桥上列车脱轨能量随机分析理论，其主要内容包括：列车脱轨几何准则；能反映轮轨接触状态及相对位移的列车桥梁时变系统空间振动方程组的建立；此系统横向振动激振源的确定；此系统随机横向振动的计算方法；评判列车是否脱轨的能量增量准则。计算了6个桥上列车是否脱轨实例，计算结果均与实际符合，证明这个理论有一定正确性。     

列车脱轨分析理论与控制脱轨的桥梁横向刚度限值研究

针对我国既有线部分桥梁横向刚度不足引发列车脱轨的情况,进行列车脱轨机理、列车脱轨分析理论以及铁路桥梁横向刚度限值研究.主要研究内容和结论如下.     

车桥及车轨时变系统横向振动计算中的根本问题与列车脱轨能量随机分析理论

本文论述了车桥及车轨时变系统横向振动计算中存在的根本问题。介绍了作者解决这些问题的思想与方法，提出了列车脱轨能量了胡机分析理论。用此理论预报一货物列车脱轨实例，与实际发生的脱轨事故吻合，判另了另一脱轨试验列车不脱轨，计算了该试验列车最大拓动响应，与测试结果良好接近。     

正面斜碰撞下列车脱轨行为与机理研究

随着列车提速和高速化发展,列车运行安全性和可靠性保障要求愈发受到关注和重视。尽管列车具有一系列主动安全保障措施,但如果发生意外碰撞脱轨事故,将造成灾难性后果和巨大经济损失。为进一步揭示列车碰撞脱轨机理、提升列车碰撞被动安全性能,建立包含车体、转向架、悬挂系统及缓冲吸能装置的三编组列车碰撞有限元模型,考虑材料、几何和接触等典型的碰撞动力学非线性特征,仿真模拟正面斜碰刚性墙引起的车体结构动态响应与列车脱轨行为,讨论列车碰撞速度(36,50和72 km/h)、碰撞角度(30°～65°)和轮轨摩擦因数(0.1,0.2,0.3,0.4)等关键参量对列车碰撞脱轨行为的影响规律与机理。研究结果表明,车体头部界面碰撞力通过悬挂系统传递至轮对,引起轮轨纵向、横向和垂向接触力剧烈振荡,导致头车前、后转向架轮对均以爬轨/侧滚组合的形式脱离轨道,且轮轨横向力随着列车碰撞速度的增大显著增加;头车碰撞界面横向力随着碰撞角度的增大呈现先增大后减小的趋势,而纵向及垂向界面碰撞力均随着碰撞角度的增大而增大;较高的轮轨摩擦因数容易引起列车碰撞过程中车轮跳轨,但会抑制车轮爬轨行为。研究结果可为列车碰撞被动安全设计与脱轨防护...     

“列车脱轨分析理论与应用研究”通过铁道部鉴定

近期，铁道部科技司在中南大学铁道学院组织召开了“列车脱轨分析理论与应用研究”成果鉴定会。以方秦汉院士为首的鉴定委员会全体专家一致认为该研究成果为原始创新，达到了国际领先水平，具有很高的实用价值和广阔的应用前景，为制订预防列车脱轨措施及预防列车脱轨标准提供了理论依据，可供线、桥设计和规范修订参考。     

"列车脱轨分析理论与应用研究"成果荣获2006年度湖南省科技进步一等奖

中南大学土木建筑学院曾庆元院士带领的学术团队,在国家自然科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金、铁道部科技研究开发计划项目及湖南省院士基金等支持下,经过近30年研究,在铁路安全科学与工程领域取得了系统性成果。“列车脱轨分析理论与应用研究”荣获2006年度湖南省科技进步一等奖。     

提速及高速列车轮轨噪声的理论计算和分析

根据轮轨相互作用的基本关系，研究轮轨在表面不平顺激励下的轮轨耦合振动，考虑轮轨接触斑滤波特性，推导车轮径向、轴向振动平均功率谱和钢轨竖向、横向振动平均功率谱的理论解析式。     

单轮对纵向颤振数值仿真及机理分析

在进行机车车辆动力学分析时,除了进行启动和制动研究外,通常将机车的前进速度考虑为恒速,且不考虑轮对纵向振动指标.最新的研究表明,轮对纵向振动作用因素不可忽视,强烈的轮对纵向振动会导致踏面剥离和车体垂向异常振动现象的发生.为了研究轮对纵向振动问题,在将轮对纵向运动考虑为非恒速的基础上建立了单轮对纵向振动简化模型,并推导出包含7个自由度的轮对运动方程,其中轮轨接触考虑为准弹性接触模型.通过根轨迹分析确定了轮对纵向振动的固有频率,发现轮对纵向振动是一种自激振动,在参数不变的条件下具有固定的频率.通过分析提出一种轮对纵向颤振速度的预测方法,研究了轮对纵向颤振的产生机理,指出线路不平顺、轮对横移、摇头的作用是诱发轮对纵向颤振的原因,并通过数值仿真再现了轮对纵向振动现象.     

桥上列车脱轨计算分析

在列车桥梁振动分析的计算模型基础上,进一步考虑了轮对与钢轨之间的相对位移大于游间时,轮缘爬上钢轨的接触状态,从而建立了桥上列车脱轨分析的计算模型。基于列车脱轨分析的能量随机分析理论,采用车桥系统输入能量增量与此系统抗力作功增量比较的能量增量准则,对老滦河桥下行线上列车脱轨实例和上行线上列车不脱轨实例进行了计算分析。分析结果与实际情况一致。     

流线型列车头部端盖自动开闭机构选型分析

流线型列车头部端盖自动开闭机构可通过绕定轴转动形式或平面运动形式来实现。采用绕定轴转动形式结构简单,设计、制造和安装容易,但要求有较大的安装空间。采用平面运动形式结构相对复杂,但降低了对安装空间的要求。因此,对不同的流线型车头,应根据车钩位置、端盖尺寸和车头内部安装空间大小选择合适的机构运动形式。根据机械设计的一般性原则,分析了减小端盖长度和宽度、加大安装空间尺寸对开闭机构设计的影响。结果表明,定轴转动形式开闭机构对列车头部长度和车钩中心线距端板距离有较严格的要求,适用于新型高速列车,而平面运动形式的开闭机构适用于各种普通流线型列车。     

CTCS-3级列控系统系统评估的分析与研究

介绍了CTCS-3级列控系统评估的基础、内容、方法和目的,详细阐述了系统评估各阶段的主要活动及其相应的技术措施,并对系统评估中的关键问题进行了深入分析。     

基于STPA与多智能体的列控运营场景危险分析及仿真验证方法

针对列控系统运营场景危险行为与危险致因辨识的复杂性特征及其缺乏有效的仿真验证手段等问题,考虑致因因素间呈现的非线性特点,提出1种将系统理论过程分析(STPA)方法与多智能体仿真技术相结合的列控运营场景危险分析及仿真验证方法.以单电台无线闭塞中心(RBC)切换场景为例,构建分层控制多智能体结构模型,利用STPA方法辨识R...     

到发线有效长度及信号系统适用性分析

对我国普速铁路、高速铁路、时速200 km客货共线铁路、城际铁路和动车段(所)的到发线或存车线有效长度,从标准规范和信号系统适应性两个角度进行分析。对于机车牵引列车运行线路,结合LKJ停车安全距离的计算,对相关标准规范做出补充建议。对于动车组列车运行线路,结合列控系统停车安全距离和列车过走防护距离的计算,对相关标准规范进行分析,并给出必要的优化设计建议。对于动车段(所),结合出入段(所)方式和是否设置调车应答器组,确定不同情况下的存车线有效长度。     

机车车辆和列车检测系统兼容性标准制定历史及若干问题分析

机车车辆和列车检测系统的兼容性涉及行车安全,欧洲TSI中对其有明确的要求和配套标准,近年来中国国内也制定了类似标准,但以修改采用IEC或EN相关标准为主,总体上系统性研究较为缺乏。通过文献研究法,搜集整理了国内外机车车辆和列车检测系统兼容性标准和相关欧洲研究项目等资料,对标准的演进和完善过程进行了梳理和总结,并选取当前标准制定和运用中的若干问题进行分析。历经20年,欧洲包括EN 50238系列和EN 50617系列的兼容性标准体系已经基本建成,TSI中关于欧洲频率管理(FrM)的开口项也已初步关闭。IEC仅针对EN 50238第1部分制定了IEC 62427标准,而中国现行相关国家标准并不完善。建议立足中国铁路特点开展相关理论研究和系统测试,确定符合我国实际的干扰电流限值,完善相关标准体系。     

CTCS-1级列控系统总体方案思考与建议

为完善CTCS列控系统总体架构,基于CTCS列控系统特点分析,并结合既有铁路列控系统现状,对CTCS-1级列控系统总体方案提出建议.重点从列控系统的兼容性、冗余性、可转换、可降级4个方面对CTCS-1级列控系统总体技术方案和总体结构进行论述,并对系统安全性进行分析,为CTCS-1级列控系统的发展提供参考.