高速车辆动态脱轨临界状态评判方法

针对传统准静态脱轨系数指标监测高速车辆动态脱轨安全性时的局限性,提出基于车轮抬升量和轮对横移量、以轮对运动姿态决定的脱轨临界状态判断准则;建立高速车辆多刚体动力学模型,分析高速车辆动态脱轨非线性动力学特性,研究轮对运动姿态与车辆振动响应变化规律之间的关系,表明轮对横向振动加速度与车轮抬升量规律较一致;运用高速车辆动态脱轨评判方法进行评判时,首先采用轮对横向振动加速度移动均方根值作为评判车辆脱轨的指标,然后确定该指标能有效反映车轮抬升量变化时的滤波频率范围和滤波时间窗宽,最后确定该指标的合理限值。算例验证表明:该评判方法可有效监测动态脱轨安全性;轮对横向振动加速度移动均方根统计波形与车轮抬升量的变化趋势具有很高的同步性,不仅可以间接地反映轮对运动姿态的变化及车轮抬升的高度,还可以克服轮轨垂向力为零时脱轨系数失真的缺点,在评判高频动态脱轨时的可靠性更高。     

基于载荷辨识技术的轨道-车辆系统状态安全综合评判

随着我国高速铁路的快速发展,如何对轨道-车辆安全运行状态进行评判是一个复杂课题。结合动力学仿真及数据分析,提出基于轮对抬升量及脱轨系数的综合指标对轨道-车辆安全运行状态进行实时监测、评估。考虑到车轮抬升量不好获取的问题,基于载荷辨识技术,提出车轮抬升量的辨识方法并提出整套轨道-车辆安全运行状态监测、评判流程。基于评判流程对轨道-车辆的安全运营状态进行初步评估。     

铁道车辆脱轨评估的安全标准

阐述了铁道车辆脱轨评估的安全标准，在准静态车轮爬轨的情况下，现有的安全标准是有效的。最近运行在高速线上的新干线车辆负载波动大的车轮进行了观察，但是在特定条件下对动态脱轨 没有制定评估方法。在通过对动态脱轨现象进行计算机仿真研究的基础上，建议利用Ｙ／Ｑ的持续时间评估脱轨安全性，本文根据道岔运行试验得到的线路数据建议控制的转向架的静态轮重减载率及其极限值。     

钢轨磨耗对道岔区车辆动态脱轨行为影响分析

小号码道岔区钢轨磨耗严重,易诱发车辆爬轨掉道,严重影响车辆的正常运行和轨道养护维修。基于多体系统动力学理论,建立货运列车-6号对称道岔动态脱轨仿真计算模型,通过在车体重心施加横向力和抗侧滚力矩以实现车辆爬轨脱轨,模型考虑了轴箱及斜楔等部位的非线性特性。为研究道岔钢轨磨耗对车辆动态脱轨机理的影响,对道岔钢轨廓形进行跟踪测试,将实测廓形输入到动力学软件中,对比研究标准廓形和不同磨耗程度廓形对列车动态脱轨行为的影响,揭示动态脱轨临界状态下列车在岔区的脱轨轨迹、运动姿态、脱轨系数和车轮抬升量等关键指标的变化规律。研究结果表明：随着磨耗程度的加剧,车辆导向轮掉道位置距尖轨尖端越近;仿真结果的车轮爬轨位置、掉道位置和脱轨轨迹与现场调研结果较为一致;车辆更容易在磨耗道岔钢轨上发生爬轨脱轨,作用在车体上的横向力降低了20%。     

高速铁道车辆蛇行脱轨安全性评判方法研究

通过建立轮轨三维几何接触模型、整车动力学分析模型和轮轨碰撞模型,分析高速铁道车辆蛇行失稳后的蛇行脱轨过程及其影响因素.高速铁道车辆的蛇行脱轨过程是一个爬轨和跳轨并存的复杂过程,轮对的名义冲角和有效冲角分别对准静态的爬轨和动态的跳轨起着重要影响作用;随着轮对横移速度的增大、轮轨摩擦系数以及车轮垂向载荷的减小,车轮的跳轨高度越大;横向蠕滑力在整个蠕滑力中所占比例以及轮对横向运动能量越大,车辆越容易脱轨.因此高速铁道车辆的蛇行脱轨安全性应根据轮对横移速度限值并考虑车辆的横向运行稳定性进行评判.当高速铁道车辆分别表现为“超临界”和“亚临界”的蛇行失稳极限环分岔形式时,可分别采用转向架横向加速度移动均方根值方法和转向架横向加速度限值对其横向运行稳定性进行评判.     

地震激励下高速列车动态响应与运行安全边界研究

为研究地震对高速列车动态响应与运行安全的影响,建立地震激励下车辆-轨道耦合动力学模型,地震波被简化为周期性的横向正弦波加入车辆轨道仿真模型中。基于仿真计算,对地震作用下高速列车的动态响应、脱轨机理及运行安全边界进行详细地分析和讨论,给出地震下高速列车安全运行及脱轨边界。分析结果表明:地震所引起的轨道结构大幅横向振动对高速列车的安全运行影响极大;横向地震波激励下,车轮与钢轨频繁地发生分离、车轮的大幅度抬升和车辆激烈的横向滚摆运动是造成高速列车脱轨的主要原因。     

车轮脱轨及其评价

在回顾了国内外关于车轮脱轨的基础研究之后，介绍了在单轮对滚动试验台上进行的实物车轮脱轨模拟模型，详细叙述了车轮的脱轨过程以及脱轨过程中累轨接触状况和车轮悬浮量的变化。研究了冲角，载荷，摩擦系数，速度等对车轮脱轨系数限界值的影响，详尽的数据和对试验结果的分析有利于研究车轮脱轨机理和深化认识车轮的脱轨过程，本文最后给出了目前国际上通用的对车轮脱轨安全性进行评价的方法。     

货物列车空车脱轨现象的初步分析

根据国内外对车辆脱轨问题的研究成果，结合甸南津浦线和大秦线脱轨试验数据，一语文对三大件式轨转向架货车在空车或装载较少情况下脱轨的可能性及其主要因素进行了初步的分析，提出了在脱轨事故调查和预防轨事故中应注意的主要问题，为综合因素造成的脱轨事故的预防和调查提供参考。     

轮轨关系对脱轨影响的仿真研究

根据徐州南津浦线７次货物列车脱轨的特点，测量了脱轨点附近地段和未换轨地段钢轨断面以及被试车Ｃ６２Ｂ车轮踏面，建立了两种钢轨与Ｃ６２Ｂ车辆轮轨接触关系，应用轮轨耦合模型进行了仿真计算，对直线段车辆蛇行特征和安全指标与轴位、新旧钢轨、速度及摩擦系数的关系等进行了分析，与试验结果相比，具有较好的一致性，并揭示了试验中未能说明的一些问题。     

防止列车空车悬浮脱轨的研究与对策

列车蛇行运动是造成列车悬浮脱轨事故的主要原因,随着列车速度的不断提高,悬浮脱轨事故频有发生。通过对车辆车轮与轨面间的动力学原理分析,结合科研部门的大量试验数据,提出减小直线段轮轨间隙(名义公差)是防止空车悬浮脱轨的有效方法。     

轮对稳态脱轨准则的研究

通过进行轮对的受力分析，导出了轮对临界脱轨的两个准则，一个为假设轮轨间出现摩擦滑动的经典脱轨表达式，另一个为考虑轮轨间蠕滑力效应的近似解析表达式。实例计算表明，经典方法的计算结果比近似解析方法保守，采用本文提出的解析表达式进行脱轨的判断更为合理。通过计算还得知，减小轮轨摩擦系数、增大轮缘角和减小轮对冲角有利于防止脱轨的发生。     

抗侧滚扭杆安装方式对城轨车辆曲线通过性能影响

采用动力学软件Simpack建立了某型地铁车辆的整车模型,通过比较抗侧滚扭杆的不同安装方式,主要分析了其对车辆进出缓和曲线时轮重减载率和脱轨系数的影响.得出结论:根据UIC505-5规范,在满足车体的抗侧滚性能指标下,抗测滚扭杆采用弹性安装方式,可以改善进出缓和曲线时轮重减载率和脱轨系数,提高车辆曲线通过的安全性指标.     

实心车轴单轮对的脱轨试验与数字仿真

从轮轨关系的角度介绍实心车轴单轮对脱轨的研究现状及脱轨的数字仿真分析。在准静态条件下,在全尺滚动试验台上进行了试验,研究了轮对冲角以及作用于爬轨侧轮缘和非爬轨侧轮缘上的垂向载荷的比率等参数对试验结果的影响。本文在试验结果的基础上,分析了现有的一些评判脱轨的准则,并提出了2个新的评判准则。建立了一个基于爬轨过程的轮轨接触数学模型,并利用数字仿真结果与实测试验的结果对比,验证了该模型的正确性。     

关于检测铁道车辆爬轨脱轨趋势的研究

介绍了运用缩小比例模型车辆进行再现脱轨试验的有关情况。根据测试、分析试验用车辆动力学的结果,建立了一种判定算法,用于既有线车辆低速条件下爬轨脱轨的趋势检测。     

具有独立轮轻轨列车的脱轨问题及轮缘侧面磨耗研究

针对目前具有独立轮转向架的低地板面轻轨列车所发生的脱轨问题和轮缘严重磨耗问题，从轮轨系统的基本关系出发，分析了传统刚性轮对与独立轮对的导向机理和特点，建立了具有独立轮特点的计算机仿真模型，采用MATLAB／SIMULINK仿真工具计算模拟了实际脱轨现象，并对各种可能导致脱轨和轮缘磨耗的因素进行了分析。对可以控制的因素，如踏面外形、轮轨润滑、运行速度、护轨间隙等进行了综合治理，使轮轨磨耗大为降低，抑制了脱轨事故，获得良好的经济和社会效益。在设计、运用和维护3个方面，提出了如何提高脱轨安全性和轮缘减磨的系统性建议。     

铁路钢板梁桥上货物列车脱轨全过程仿真

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了桥上列车脱轨全过程的计算方法。根据此方法,对我国京山线老滦河桥及京广线黄河桥等2座钢板梁桥上的货物列车脱轨全过程进行计算,得出列车脱轨时的车-桥系统振动响应。研究结果表明:列车脱轨时,脱轨系数、轮重减载率及桥梁横向振幅都非常大,远远超过规范规定值;脱轨时间非常短,约在0.2 s以内。与有关文献研究结果一致。该方法对于桥上列车脱轨事故再现及预防具有一定现实意义。     

横风作用时间对高速客车直线运行安全性的影响

基于车辆/轨道耦合动力学原理,建立了横风作用下的车辆/轨道耦合动力学模型。模型中,车辆系统采用两系悬挂共35个自由度的多刚体动力学模型。轨道系统采用3层连续弹性离散点支承模型。用赫兹接触理论计算轮轨法向力,用沈氏理论计算轮轨滚动接触蠕滑力,并用显式积分法求解系统运动方程。横风由作用在车体中心的气动升力、侧力和倾覆力矩来模拟。通过数值计算,得到了横风作用下高速客车直线运行的系统动态响应,分析了不同横风作用时间对运行安全性的影响。结果显示,随着横风作用时间的增长,车辆脱轨系数、轮重减载率乃至倾覆系数迅速增大,车辆运行安全性不断降低。     

4种地铁减振轨道轮轨动态相互作用对比分析

为了研究地铁曲线段不同减振轨道的轮轨动态相互作用,通过现场实测数据对比分析了橡胶隔振垫道床轨道、钢弹簧浮置板道床轨道、梯形轨枕轨道、单趾弹条扣件轨道4种减振轨道结构的轮轨力、钢轨动态位移,以及对应断面处隧道壁的垂向振动加速度。分析结果表明:单趾弹条扣件轨道振动相对较大,钢弹簧浮置板道床振动相对较小;4种减振轨道对应的轮轨垂向力、横向力、脱轨系数均满足列车安全运营要求;钢弹簧浮置板道床轨道的钢轨动态位移平均值较大,但小于安全限值。