磁流体耦合轮对转向架动力学性能的研究

建立了磁流体耦合轮对转向架车辆的动力学计算模型。利用数值模拟方法对转向架的动力学性能进行了动态仿真计算，找出了磁流体耦合轮对转向架前后轮对的耦合度对动力学性能的影响规律。通过对传统固定轮对转向架、独立车轮转向架、磁流体耦合轮对转向架动力学性能的比较，发现合理选取转向架前后轮对的耦合度可提高转向架的动力学性能。     

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.     

低动力作用货车转向架动力性能的研究

本文探讨低动力作用货车转向架的原理及其动力性能的计算和评估方法。首先定义9项指标,作为衡量车辆对轨道动力作用的标准。然后研究这些指标的诸因素。在此基础上总结出实现低动力作用的基本途径。本文还应用这些研究成果,提出4种低动力作用货车转向架的设计方案,并通过数值计算,同国内、外主型货车转向架对比,从而论证其在我国铁路采用的可行性。     

不同攻角下扁平箱梁颤振机理

静风效应产生的附加风攻角对大跨度桥梁的颤振性能有着重要的影响,因此研究不同风攻角下主梁的颤振机理有重要意义.以扁平箱梁为研究对象,基于不同攻角下的颤振导数,采用双模态耦合解法掌握了颤振性能,继而通过分析气动阻尼、相位差和气动力幅值的变化研究了颤振机理.研究结果表明:在0°和3°攻角下,非耦合气动力为扁平箱梁断面提供了较大的正阻尼,颤振临界风速较高;在5°攻角下,非耦合气动力产生的正阻尼显著减小,使得耦合气动力产生的负阻尼迅速增加,导致颤振临界风速显著降低;耦合运动相位角增大是大攻角下气动负阻尼增加的主要原因,耦合气动力振幅则对颤振风速没有影响;此颤振机理表明大攻角下扁平箱梁颤振性能的弱化是由耦合效应增大引起,而非扭转运动产生的气动负阻尼引起.      

长大重载列车系统动力学

利用循环变量法解决了长大重载列车的自由度难题,考虑了列车纵向、横向和垂向性能之间的耦合关系,建立了长大重载列车三维空间耦合动力学模型,分析了牵引、制动和惰行工况下的长大重载列车在直线轨道、曲线轨道和坡道上的动力学性能.仿真结果表明:在牵引工况下,列车头部和尾部车辆比列车中部车辆的动力学性能差；在制动工况下,列车中部车辆...     

轨道交通车辆制动用中继阀的可靠性

通过耐久性试验评估轨道交通车辆制动系统用中继阀的可靠性．结果表明,中继阀的故障服从形状参数m=3．43的威布尔分布,故障率随试验循环次数增加而递增．主要故障模式是V型圈和复位弹簧的疲劳破坏．     

基于抗蛇行减振器失效工况的高速转向架稳定性分析

对于CRH3动车组转向架来讲,车轮踏面选用S1002CN,轮轨接触锥度趋高,因而采用了抗蛇行减振器冗余设计(每架4个).针对后位转向架的一个抗蛇行减振器失效工况.线性稳定性分析表明:由于电机弹性架悬,动车转向架将以后位电机吊架横向振动形式失稳,而拖车转向架则以后位转向架的快速蛇行振荡形式失稳.非线性临界状态和动态行为评...     

转向架橡胶件动态参数的高低温特性

针对高速列车转向架悬挂系统中的弹性橡胶件, 为掌握其非线性刚度和阻尼系数的频变、幅变和温变特性, 开展动态参数的高低温(-60℃~60℃) 特性试验, 阐述了橡胶件参数动态特性的试验方法, 对轴箱叠层橡胶弹簧和转臂定位橡胶节点进行轴向、径向的静态和动态测试, 根据载荷-挠度滞回曲线计算刚度和阻尼系数。试验结果表明: 常温23℃工况下, 橡胶件的刚度和阻尼系数仅表现出频变、幅变特性, 参数变化量却与环境温度强相关; 相比于常温23℃工况, -60℃极低温环境下的橡胶件刚度和阻尼系数均显著增大, 激振位移为0.50 mm时刚度增加1倍以上, 阻尼系数增加4~6倍, 并且激振频率越高两者增幅越显著; 60℃高温环境下, 相比23℃橡胶件刚度仅降低约5%, 阻尼系数仅降低约25%, 并且高温环境下橡胶件的频变和幅变非线性减弱; 低温引起车辆悬挂系统动态刚度和阻尼系数变化, 进而造成车辆动力学性能指标变化, 相比于常温, -40℃工况下运行安全性指标如脱轨系数增大约5%, 车体振动加速度显著增大约17%。     

客车转向架回转阻力矩特性

建立车辆系统数学模型,理论分析转向架相对车体的回转运动过程,推导装备空气弹簧转向架车辆的回转阻力系数计算公式.利用参数试验台进行回转阻力系数测试,验证数学模型和理论计算结果的可信性,分析动拖车在不同载重下的回转阻力系数分布规律,研究空簧状态对回转阻力系数的影响.分析结果表明:空簧正常、过充状态下理论计算值均低于试验值,最大相差0.02,原因为理论计算时未考虑不同转动速度下的空簧动刚度特性与其他悬挂部件的阻力作用;回转阻力系数与转动角度和转动速度成正比,1.0(°)·s-1时的回转阻力系数要远大于0.2(°)·s-1时的结果,最大相差0.047;在空簧失气状态下,试验值大于计算值,且转动速度越大,差异越显著;空簧过充对回转阻力系数影响不大,最危险工况为拖车空车在空簧失气状态下,回转阻力系数为0.093.     

基于物理参数的转向架定位橡胶节点动力学建模

针对高速列车转向架悬挂系统中的弹性橡胶件, 开展了基于物理参数的橡胶件非线性动力学建模方法研究; 为准确模拟其非线性刚度与阻尼的硬度相关性、结构尺寸相关性、激励频率相关性和激励位移幅值相关性, 采用有限元软件ABAQUS中的Mooney-Rivlin橡胶本构模型表征橡胶件的刚度与其结构尺寸和胶料硬度之间的相关性, 采用包括分数导数阻尼力元、摩擦力元和弹簧力元的动力学模型表征橡胶件刚度和阻尼的频变、幅变特性, 采用最小二乘法实现基于台架试验的模型参数识别; 对橡胶垫和定位橡胶节点的非线性特性进行仿真和台架试验, 验证了动力学模型的有效性; 在SIMPACK软件中定义自编力元, 进行车辆动力学性能分析, 有限元模型为动力学模型提供了基础的模型参数。分析结果表明: 橡胶垫和定位橡胶节点的刚度与胶料邵氏硬度基本呈正比关系, 硬度80 HA对应的刚度约为60 HA时的2倍; 载荷作用方向的胶料越少其对应方向的刚度越大; 橡胶垫的轴向和径向刚度解耦, 分别受高度和内外径尺寸影响, 橡胶垫轴向刚度随高度的下降率为0.2~0.6 MN·m^-1·mm^-1; 定位橡胶节点的芯轴尺寸改变引起其轴向和径向刚度同时变化, 定位橡胶节点径向刚度随内径的增长率为3.1~5.2 MN·m^-1·mm^-1; 采用非线性橡胶件动力学模型的车辆动力学仿真结果与传统等效力元模型结果差异为20%, 说明橡胶垫和定位橡胶节点动态参数的非线性对车辆动力学性能有显著影响。     

铁道客车悬挂系统柔度特性

建立了装备空气弹簧的车辆系统数学模型,推导了悬挂系统柔度系数计算公式,分析了悬挂参数对车辆柔度系数的影响规律。设计了重锤法、角度测量法和加速度测量法测定悬挂系统柔度系数。利用重锤法对某车辆进行测试,分析不同载质量和外轨超高工况下的动、拖车柔度系数分布。理论计算结果表明：提高悬挂系统刚度,增大悬挂系统横向跨距,降低车体和构架的重心高度均可减小柔度系数,从而可提高车辆的抗倾覆性能。试验结果表明：拖车柔度系数大于动车柔度系数,空载时相差0．021,重载时差异不大;重载时的柔度系数大于空载状态的柔度系数,最大相差0．109;最恶劣工况为拖车重载状态,柔度系数最大值为0．245。柔度系数随着外轨超高的增加而增大,且超高越大,柔度系数增长速度越快,因此,在大超高线路上应严格控制车辆柔度系数。试验结果验证了理论分析的可信性,且理论公式考虑的悬挂系统参数全面。     

轨道车辆制动系统智能控制与维护技术研究进展

围绕轨道车辆普遍采用的微机控制直通电空制动系统,介绍了制动系统的结构组成、工作原理和控制原理,分析了制动系统的技术特性,总结和探讨了制动系统智能化的技术发展趋势,从制动系统的智能控制与智能维护两方面,对制动系统的研究现状、存在的问题进行了综述。研究结果表明：轨道车辆制动系统是一个复杂的“机电气(液)”耦合的动态时变非线性控制系统,其服役过程与故障行为具有不确定性、模糊性和小样本性的特征;在制动系统控制技术方面,相较于理论制动力控制,速度黏着控制和减速度控制2种制动控制模式在处理外界干扰影响时控制效果均有所提升;针对制动系统控制中存在的外界干扰、性能衰退或潜隐故障等不确定因素,基于参数辨识和闭环反馈的自主智能控制是制动系统智能控制技术的发展趋势,核心目标是实现外界干扰的自适应、性能衰退的自保持以及潜隐故障的自调节;在制动系统维护技术方面,制动系统运用维护主要涉及状态监测、故障诊断,对于故障预测与状态评估的研究还很少;充分利用制动系统服役状态信息,加强多源因素耦合作用下的制动系统服役行为与演化规律研究是制动系统智能维护技术的发展趋势,应进一步开展制动系统的服役性能一致性分析评价、传感器布局优化和剩余使用寿命预测方法研究。     

新型铁道车辆液气缓冲器动态特性

为了提高货车编组场的安全连挂冲击速度和调车作业的效率,开发新型铁道车辆缓冲器,概述了新型铁道车辆液气缓冲器的基本结构及其工作原理,建立了新型液气缓冲器的列车纵向动力学计算模型,利用数值模拟方法对液气缓冲器进行了动态特性分析。计算结果表明,新型液气缓冲器调车冲击时,在阻抗力不超过2200kN时,容量可以达到160kJ,吸收率大于90％,新型液气缓冲器能使货物列车的紧急制动特性和起动牵引特性满足车辆使用要求,提高车辆的调车冲击速度,减缓及耗散列车在运行中车辆间的纵向冲击和振动。     

铁道车辆振动响应特性

为改善车辆的乘坐舒适性,研究了车辆的振动响应特性,建立了车辆系统动力学模型,计算了转向架蛇行运动模态和车体固有振动模态的频域模态参数与车辆在不同速度下的时域平稳性指标。计算结果表明:转向架蛇行运动频率和轨道激扰主频率随着车辆运行速度的增大而增大,而车体的固有振动频率是不随速度而变化的;在某一速度下,转向架的蛇行运动频率和轨道激扰主频率必然与车体相关振动的固有频率接近而发生共振,共振会严重恶化车辆的平稳性,因此,应采取适当措施使共振速度区远离车辆的常用运行速度,以保证车辆运行平稳。     

缓和曲线线型对铁道车辆动力学性能的影响

分析了车辆在缓和曲线上的受力情况, 利用动力学仿真软件SIMPACK对转向架为ZK6的25t载货车辆通过3次抛物线型、4-3-4型、5次型缓和曲线时的动力学性能进行了仿真计算, 并与理论分析结果进行对比。对比结果表明: 缓和曲线线型对车辆动力学性能的影响较大, 特别是在连接点处; 3次抛物线型缓和曲线连接点处的动力学性能相对4-3-4型与5次型较差, 车体垂向加速度最大相差达到83%, 其他指标相差也在10%左右; 4-3-4型相对于5次型只是在缓和曲线上的分段点处的车体垂向加速度相差63%, 而其他动力学性能指标相差均在2%以内; 4-3-4型和5次型要体现其优势则需要增加其长度。     

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明：两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明：采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

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。     

时滞对高速铁道车辆悬挂系统半主动控制的影响

利用多体动力学技术和联合仿真的方法及半主动开关控制和改进型开关控制中的时滞,对车辆动力学性能的影响进行了仿真分析.结果表明：无时滞理想状态下,半主动控制对车辆横向动力学性能的控制效果明显,且运行速度越高控制效果越好;时滞对车辆横向动力学性能的影响较大,但并非随着时滞的增大而逐渐恶化,而是呈波浪形起伏,当时滞处于100~200 ms和400~500ms范围时,半主动控制效果最差,甚至失效;考虑时滞后,开关控制效果优于其改进型,这与没有考虑时滞因素时结论相反,证实了时滞分析的必要.     

独立旋转车轮变轨距转向架

简要介绍了国外现有的变轨距转向架的运用与发展现状, 根据中国国情, 提出了一种采用独立旋转车轮的新型变轨距转向架方案, 并对其总体结构及变轨距机理进行了分析, 利用计算机数值模拟方法对变轨距转向架的动力学性能进行了研究。结果表明, 提出的变轨距转向架方案是可行性的, 其具有较好的直线运行稳定性和平稳性, 但其直线对中性能和曲线通过性能有待采取必要的措施加以改善。     

紧急制动工况下电磁式磁轨制动器极靴磨损计算方法

为了预测极靴服务寿命, 确保制动可靠, 通过磨损过程、制动过程、制动器/钢轨温度场的建模与仿真, 计算了高速列车紧急制动过程中电磁式磁轨制动器极靴磨损量; 建立了考虑速度与温度的Archard磨损模型和CRH2列车紧急制动过程的动力学模型, 计算了电磁式磁轨制动器样机全程参与制动时的空气制动力、电磁制动力、制动减速度、紧急制动能量分配系数、瞬时速度和制动距离等时变参数; 分析了紧急制动时电磁式磁轨制动器-钢轨-大气间的热量传递, 基于Fluent软件建立了制动器/钢轨的三维温度场模型, 根据制动过程时变参数获取温度场热流密度和散热加载条件; 针对CRH2列车行驶速度为250km·h^-1的紧急制动工况, 计算了制动器极靴的磨损量。计算结果表明: 在制动过程中, 钢轨顶部温度随着与制动器的接触状态变化呈波动变化, 在距离有效制动起点1 620m处, 钢轨与8号电磁式磁轨制动器接触结束时, 温度达到最大值570.76℃; CRH2列车同侧8个制动器极靴底部在制动时间为24.5s时温度达到最大值, 从前到后依次为1 022.6℃、1 037.7℃、1 045.3℃、1 052.8℃、1 085.7℃、1 100.9℃、1 109.2℃、1 124.4℃, 极靴磨损量从前到后依次为207.4、208.7、210.0、210.7、212.1、213.4、214.4、215.5g。可见, 制动器工作会使钢轨产生热量积累, 导致列车运行方向后面的电磁式磁轨制动器极靴温度较高, 磨损量较大。