铁路货车闸瓦上下偏磨机理研究

为提高铁路货车制动安全性、减轻闸瓦检修负担,以闸瓦上下端压力比来评价闸瓦磨耗速率,提出延长闸瓦使用寿命的措施.首先,根据铁路货车基础制动装置抽象出闸瓦制动瞬时受力的理论模型.然后,运用解析法求得瞬时闸瓦上下压力比与闸瓦上下端磨耗量的关系.最后,在多体动力学软件Recur Dyn环境中构建转向架基础制动装置的刚柔耦合动力学模型,通过仿真实验,验证解析法结论.闸瓦受力理论分析表明,磨耗初期闸瓦上下端磨耗量不等、磨耗速率不等是导致闸瓦偏磨的根本原因.当闸瓦一端磨耗量达到24~25 mm时,闸瓦上下压力相等.仿真结果也说明,当下端磨耗量不变时,闸瓦上下端压力比随上端磨耗量的增大而增大.综合理论与仿真结果,建议当车辆检修后发现各位闸瓦一端磨耗量达到16 mm时,将闸瓦上下对调,以达到延长闸瓦使用寿命的目的.研究成果为铁路货车闸瓦上下偏磨的相关研究提供理论依据及技术支持.     

C80型铁路货车制动装置运用性能预测

运用现场试验与多体动力学仿真相结合的方式,提出一套反映C80单元制动装置真实接触状态的建模与模型验证方法;运用RecurDyn仿真分析平台,通过仿真试验分析法对制动装置的运用性能进行分析预测。研究结果表明:闸瓦靠近轮缘一侧的接触应力较大,2、3位闸瓦下部应力较大,易引起闸瓦偏磨;制动梁立柱连接处存在较大应力,游动、固定杠杆连接部位最大瞬时接触应力分别为137和127 MPa;C80单元制动装置中12号和15号销轴受力最大,在空车与重车制动时销轴所受合力分别超过10和50 kN,现场检修时应着重检查游动杠杆、中拉杆、固定杠杆、制动梁立柱和立式制动杠杆及其连接部;动态运行时,制动梁朝着车辆运行反向窜动导致闸瓦与车轮异常间歇性碰撞接触,且随着运行速度增大轮瓦接触力有增大趋势,易导致车轮非正常磨耗和闸瓦偏磨。研究方法为预测铁路货车制动装置等复杂机构的运行规律与性能预测提供一种新技术,可用于指导C80等铁路货车制动装置的运用检修规程制定与设计改善。      

铁路货车闸瓦偏磨改善与仿真实验研究

为提高铁路运输的安全与效率,以货运列车制动闸瓦上下端的压力分布来评价闸瓦磨耗程度,提出可行的改善措施.首先,对闸瓦制动单元的力学模型进行理论分析,发现对称性结构设计是闸瓦偏磨的主要原因.然后,将闸瓦组件设计成非对称结构,使其作用面上的压力重新分布,达到改善偏磨的效果.最后,在Recur Dyn多体动力学软件环境中构建制动系统的刚柔耦合动力学模型,通过仿真实验,对比分析改善前后制动闸瓦上下端的应力分布.闸瓦制动单元的理论分析表明,当非对称闸瓦的偏心距取27 mm时,理论上闸瓦上下端压力比由1.19降为1.00.仿真结果也说明,对称性闸瓦上下端压力分布很不均匀,改进设计后的非对称闸瓦,其偏磨得以明显改善.研究成果为铁路货车制动系统的性能改进提供理论依据及技术支持.     

恶劣工况下货车高摩合成闸瓦磨损分析

采用热-结构顺序耦合法对货车用高摩合成闸瓦在不同工况下的紧急制动和长大坡道调速制动进行仿真分析,并结合相关标准判定闸瓦是否满足制动要求;对相同工况下不同磨耗程度的闸瓦温度场进行曲线拟合,计算闸瓦在不同工况下的磨耗量.结果表明,仿真较真实地反映了整个制动过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况、拟合曲线和原曲线具有较高的重合度、工况越恶劣闸瓦每万公里的磨耗量就越大,最大值达到21 mm/万km.     

地铁车辆制动时车轮闸瓦热-机耦合分析

从闸瓦和车轮的三维接触模型入手,建立用于数值分析的有限元模型,通过Marc软件提供的有限元方法,采用直接热-机耦合进行分析不同工况时踏面的温度和应力.结果表明,制动初速度,闸瓦压力,闸瓦材料对踏面的温度和热应力都会有影响.不同计算工况下踏面上温度和应力极值出现的位置一致,在所用车轮模型踏面上距离左边界40~55 mm处.在频繁制动后,该位置受到热损伤积累,将会出现沟槽等异常磨耗.     

货车极限黏着制动优化方法

基于Polach大纵向蠕滑理论的轮轨接触模型,确定了铁道车辆在制动工况下,轮轨黏着系数达到饱和时的轮轨蠕滑率。以闸瓦压力为优化对象,以轮轨蠕滑率为目标函数,在SIMPACK环境下构建了考虑制动系统的车辆动力学模型。通过ARX系统辨识技术,在SIMULINK环境下构建了轮轨蠕滑率响应的参照系统。为了使车辆模型与参照模型的蠕滑率在制动过程中保持一致,基于MIT自适应控制技术对制动时车辆的蠕滑率响应进行了跟踪,以实现对闸瓦压力施加方案的优化。计算结果表明:与一般闸瓦压力施加方案比较,优化后的闸瓦压力使轮轨最大蠕滑率下降了71.6%,使制动结束时的车速下降了11.8%,说明优化后的闸瓦压力不但能有效避免轮轨间的擦伤,还能够在一定程度上缩短车辆的制动距离。     

神华铁路货车状态修关键制动技术探讨

针对目前神华铁路货车采用预防性计划检修过程中存在的检修周期短、资源消耗大等问题,提出采用状态检修模式以最大限度提高车辆综合运输效益.通过对货车关键部分的空气制动系统当前的实际技术状态进行深入研究分析,提出高可靠性的制动技术、电空制动技术和空气制动系统智能监测技术是神华铁路货车实现状态修的关键因素.     

K2型转向架基础制动装置缓解效果改善

为了摸清不同工况下制动缓解的理论效果为改进设计提供依据,以货车主流转向架转K2型转向架为研究对象,对制动装置连接副的工况进行抽象建立了3种接触形式的典型工况模型,通过不同工况下制动缓解状态系统受力分析与计算、影响制动缓解的摩擦阻力分析与计算,发现现有制动系统仅靠重力无法实现自动缓解,影响缓解效果的主要因素一方面是基础制动连杆机构连接副的间隙分配不合理导致缓解阻力大,另一方面是制动系统重心提高导致的制动导引滑块下滑摩擦阻力增大.论文在此基础上提出了低成本改善既有制动系统缓解效果的方案与措施.     

地铁列车空气制动系统仿真模型

分析了地铁列车空气制动系统工作原理与构成,研究了容性、阻性和感性单元三类基本气动元件建模原理,根据相似性原理,通过AMESim软件建立了地铁列车空气制动系统仿真模型,介绍了空重车阀、EP单元、中继阀等部件建模过程,并对仿真参数进行了分析.研究了常用制动、紧急制动和阶段制动工况下制动缸压力与Cv压力变化特性,并进行了试验台对比验证.分析结果表明:在常用、紧急制动时,Cv压力比制动缸压力响应快,最大延时不超过0.5s,稳定时两者压力相等;紧急制动时制动缸压力上升至定压的时间小于1.5s,常用制动时小于2.2s;阶段制动时制动缸压力与Cv压力跟随性较好.试验中制动稳定后Cv压力比制动缸压力高约15 kPa,由中继阀内部橡胶件阻尼作用引起,该误差不影响中断阀正常使用.     

基于AMESim的有轨电车液压制动单元建模与分析

基于低地板有轨电车液压制动原理,参考用于长春轻轨低地板车制动系统,运用AMESim仿真软件,建立拖车液压制动单元模型,仿真分析关键元件的性能和制动系统的制动过程,并讨论了蓄能器参数对制动缸压力动态性能的影响。仿真结果从理论上验证了制动单元的可靠性,也通过参数化动态分析为国产化液压制动系统的设计、改进提供了依据。     

一种新型列车分组电空制动系统的研制

提出了一种新型的电空制动系统,建立了新型电空制动系统的仿真模型,与实验结果比较后确定系统参数,预测了各种常用制动与紧急制动时列车制动能力的变化和纵向冲动的变化.仿真结果表明,与传统空气制动相比,新型电空制动系统制动能力更强,制动能力增强的效果与减压量相关,常用制动时减压量越大,制动能力增强越明显,减压170 kPa时制动距离缩短30％以上,紧急制动时制动能力变化不大.从车钩力看,电空制动能够降低车钩力,减压量越大降低车钩力效果越明显,减压170 kPa时车钩力缩短56％.新型的电空制动系统不仅能够提升制动力,降低列车纵向冲动,同时具有对车辆改造部件少,改造期间具有兼容性好的特点,适合中国货车大保有量装备水平的提升.     

列车空气制动均衡速度的局部稳定性

为了研究空气制动工况下列车均衡速度的稳定性,分析了列车均衡速度与单位合力函数单调性的关系.当单位合力函数单调递减时,列车均衡速度稳定,否则,其均衡速度不稳定.因此,在空气制动工况下,单位合力函数在部分速度区间单调递减,均衡速度存在局部稳定性,并采用二分法计算了均衡速度稳定的速度区间.以SS4型机车牵引中磷闸瓦空货车为例,列车运行限速和制动初速度为100 km/h,其临界速度为53.5 km/h,当列车速度为53.5~100 km/h时,空气制动下均衡速度是稳定的.     

基于Amesim的整车制动系统建模与仿真

设计整车制动系统的结构方案,阐述其结构和工作原理。基于Amesim建立整车制动系统模型,通过该模型仿真汽车在制动踏板位移分别为30,40,50 mm时,分别进行轻微制动、常规制动与紧急制动等3种制动工况的制动过程,结果表明:仿真结果与理论计算一致,该制动系统模型可以准确的模拟汽车的制动过程,给汽车制动系统的研发提供理论依据,可缩短制动系统的研发周期。     

制动特性对列车纵向冲动的影响

针对大秦线重载列车实际运用中出现的纵向冲动过大的问题,使用基于气体流动理论的空气制动特性仿真和基于刚体动力学的列车纵向动力学联合仿真方法,研究制动波传播的均匀性、制动波速、制动缸升压特性等制动系统特性对纵向冲动的影响.结果表明在制动波速不变条件下,制动波匀速传播与非匀速传播时列车纵向冲动水平基本一致;制动波速对列车车钩力影响显著,波速越高,车钩力越小;在列车制动能力不变的条件下,随着列车首尾车制动缸压强曲线开口度的收敛,纵向冲动明显降低,最大车钩力发生位置向列车后部移动.     

整车制动道路试验测试研究

根据汽车制动系统工作原理,依据信号处理理论,以MATLAB软件为开发平台,配以笔记本电脑、各类传感器、信号调理装置和数据采集卡,设计搭建一套集成整车制动集成测试系统.实时接收检测、分析、处理各传感器输入的制动性能物理量参数,正确迅速地完成对整车制动系统匹配和ABS控制策略的分析评价.     

基于多学科协同分析的轨道车辆制动系统集成化仿真平台

根据轨道车辆电空复合制动的工作原理,以全车制动系统为研究对象,一动一拖制动控制单元为研究载体,基于多学科协同分析方法,建立了控制子系统、气制动子系统、电制动子系统与制动执行子系统模型,基于各子系统之间的关联参数,搭建了制动系统的联合仿真平台;根据广佛二期车辆的实际参数,模拟列车电制动失效工况下常用全制动的运行工况,计算了空走时间、制动时间、制动距离、制动减速度、瞬时速度、平均减速度、纵向冲动、车钩力、利用黏着系数与制动缸压力,并与试验结果进行了对比,以验证集成化仿真平台的可行性和有效性。仿真和试验结果表明:在制动稳定后,仿真和试验的列车制动减速度约为1.25m·s~(-2),仿真的平均减速度约为1.05m·s~(-2),试验的平均减速度约为1.09m·s~(-2),误差较小,且均符合常用全制动的平均减速度不小于1.0m·s~(-2)的要求;在常用全制动工况下,采取等磨耗制动力分配的动、拖车利用黏着系数不同,动车约为0.13,拖车约为0.12,但都未超过0.16的最大可利用黏着系数的限制;虽然动、拖车的质量不同,但等磨耗工况下施加常用全纯空气制动后,试验和仿真的动、拖车的制动缸压力均相等,约为420kPa。由此可见,可利用基于多学科协同分析的联合仿真平台对轨道车辆制动系统进行车辆级的研究,为制动系统的开发和设计优化提供理论依据。     

电动汽车永磁同步电机驱动系统的制动研究

以基于SVPWM控制的电动汽车永磁同步电机驱动系统的制动工况为研究对象,重点对电机的两种制动方式(基于电机损耗控制的制动和再生制动)、两种制动方式在系统中的综合运用进行了分析,并提出了一种新的基于电机损耗控制的制动方法,它综合考虑了电机的铜耗和铁耗.通过仿真对比分析,指出再生制动性能最好,新的制动方式比只考虑铜耗的制动方式性能好,因而更适合在不能采用再生制动的场合运用.总结了新的制动方式的控制电流与电机制动转矩、转速及电机定子电阻和铁耗等效电阻的关系.     

重载列车制动管路对制动性能的影响

应用流体动力学理论,建立了重载列车制动管路模型与分配阀模型,求解了制动管路和边界点的动力学方程,仿真计算了制动过程中的制动系统性能,分析了列车主管和支管长度对制动系统性能的影响。分析结果表明：当列车主管长度由13.24 m增大为17.24 m时,在常用制动下,列车管路减压时间增大了30.75%,制动缸升压时间增大了20...     

上海轨道交通8号线二期车辆闸瓦磨耗问题分析

上海轨道交通8号线二期车辆运营初期,拖车闸瓦磨耗过快,踏面有沟槽现象出现,导致闸瓦备品和轮对及轮饼备件的大幅增加,以及人工维护费用的增加.经过半年多时间的跟踪分析及现场测试,初步确定为牵引系统和制动系统的某些设计因素及不稳定因素所致,进行相应地调整后,问题得到一定改善.     

两万吨组合列车制动特性

为了减小重载列车纵向冲动,提高列车制动特性的同步性,利用基于空气流动理论的空气制动仿真系统,计算了列车制动系统的制动管路和各缸室的瞬态气体状态,获得制动系统动态特性,预测了两万吨组合列车的紧急制动与常用制动特性,分析了制动波的传递特性。计算结果表明:两组合列车可以缩小最大制动时间差50%,如果在两组合列车尾部配置机车,最大制动时间差可以缩小75%,四组合列车最大制动时间差可以缩小75%;紧急制动波速等速前后传递,常用制动时向前传递的制动波波速要比向后传递的制动波波速小。可见,组合列车是一种改善列车制动同步性的理想方式。