最近的铁道车辆技术

介绍了日本铁道综合技术研究所在铁道车辆技术方面的5项课题中所取得的成就,包括导向转向架、客车车厢内的降噪技术、车辆的动力学仿真、永磁同步电动机、车辆技术开发过程中用于闭环仿真的硬件等。其中前景看好的永磁同步电动机已取得了很大进展。     

车辆运动控制方法的开发

介绍了日本铁道综合技术研究所在车辆研发及性能评价时,利用多体动力学计算软件结合其他软件构成的控制系统模型联合仿真车辆整体系统的方法,并给出了可控摆式车辆和导向转向架的仿真实例。     

轮轨非线性几何接触对铁道车辆稳定性影响的研究

与一般的机械系统相比,铁道车辆系统有着特殊的轮轨接触关系。尽管在理论上轮轨接触的几何关系是确定的,但是它具有很强的非线性特征,在高速运行条件下对铁道车辆运行稳定性有很大的影响。分析了轮轨滚动接触的几何线性和非线性参数表达,并通过车辆临界速度分叉图讨论了它们对车辆运行稳定性的影响。分析结果显示:随着车轮踏面名义等效锥度的减小,会使车辆线性临界速度和非线性临界速度增大;而在名义等效锥度大致相同时,轮轨接触的几何非线性参数的变化对车辆的动力学响应有比较大的影响,随着它的减小,速度分叉图中轮对横移幅值小的临界速度明显减小。从现场实测数据分析也能得到相似的结果。     

支持向量回归在轮轨Hertz弹性接触计算中的应用

空间轮轨接触是铁道车辆系统动力学仿真对象模型中的重要柔性环节，基于材料线弹性假设的Hertz理论，可以给出两弹性体一般接触的复杂的隐式非线性关系.支持向量回归是统计学习理论中提出的新一代学习算法．轮轨接触计算可以使用它离线学习到一个显式的非线性关系．其逼近精度和表示复杂度可得到很好的折中．有利于铁道车辆系统动力学仿真的在线计算，     

国际铁道车辆系统动力学研究新进展

根据第18届国际车辆系统动力学学术会议所发表的铁道车辆方面的学术论文,对近2年来国际范围内铁道车辆系统动力学的研究进展及动态进行了综合介绍与评述,包括车辆曲线通过性能、车辆运动稳定性、车辆／轨道相互作用以及其他相关方面的研究内容。在此基础上,提出了今后铁道车辆系统动力学研究的趋势和发展方向。     

弹性车轮车辆临界速度及曲线通过性能分析

建立了弹性轮对车辆—轨道耦合系统动力学模型,对弹性轮对车辆—轨道耦合系统的临界速度及曲线通过性能进行了动力学仿真,并与刚性轮对车辆的计算结果进行了比较和分析。根据GB/T 5599—1985《铁道车辆动力学性能评定及试验规范》进行评价,结果表明,弹性车轮的临界速度及曲线通过性能均满足要求。     

铁道车辆乘坐舒适性数学模型及其试验验证

建立一个比较复杂的铁道车辆数学模型,能够比较准确地预测车辆在0～50Hz范围内的动力学性能,尤其适用于乘坐舒适性的研究。利用该模型对车辆在不平顺轨道上的动力学性能进行了时域仿真,并用线路试验结果对仿真结果进行了验证。最后,利用该模型对影响车辆乘坐舒适性的几个重要参数进行了灵敏度分析。     

基于Simulink和VRML的铁道车辆运行可视化仿真

铁道车辆在铁轨上的运动是一个复杂的运动学过程.对铁道车辆在轨道上的运行特点和运动仿真方案进行分析,确定车辆模型基本运动控制数据的生成流程.采用三维CAD建模和VRML建模语言,建立铁道车辆和运行场景的可视化仿真模型,利用Simulink实现铁道车辆模型的运动控制与仿真.在开发的铁道车辆运行可视化仿真平台上实现较为逼真的运行可视化仿真.     

铁道车辆橡胶弹性元件设计仿真与校验

通过详细介绍一种铁道车辆转向架用橡胶关节的结构设计与疲劳试验设计过程中运用虚拟样机仿真分析的技术手段,说明设计仿真中利用有限元仿真分析技术和实际试验相关联的方法确定产品结构参数;利用车辆系统动力学仿真分析技术和随机载荷统计分析技术确定产品的载荷条件和疲劳载荷谱,通过实际疲劳试验校验设计仿真的可行性和可靠性。     

地铁车辆车体侧摆试验及参数灵敏度分析

通过车辆动力学仿真来计算车辆动态限界的方法在我国已被广泛应用。动力学模型是影响车体动态限界计算精度的关键因素,可以通过车体倾摆试验来验证动力学模型。以某地铁列车的拖车和动车为研究对象,建立了车辆非线性动力学仿真模型,开展了车体侧摆试验。通过仿真和试验的相对误差分析,验证了仿真模型的准确性;设计了关键悬挂参数的正交试验,分析了关键悬挂参数对车体侧摆角度灵敏度的影响,以及关键悬挂件非线性对误差的影响。     

普通轨与槽型轨对现代有轨电车小半径曲线通过能力的影响

为研究不同类型钢轨上有轨电车的小半径曲线通过能力,基于多体动力学理论,建立了四模块低地板现代有轨电车仿真模型。在模型中考虑CHN60钢轨与60R2槽型轨的影响,并依据规范设置了3条小半径曲线线路,最后以车辆脱轨系数和轮重减载率为评价指标,对有轨电车小半径曲线通过能力进行评价分析。结果表明:两种钢轨上的有轨电车非线性临界速度均能满足车辆运行要求,且运行在CHN60轨上的车辆具有更好的非线性运动稳定性;在小半径曲线线路上运行时,60R2槽型轨上的车辆具有更好的稳定性,且槽型轨断面具有一定的护轨功能,因而在有轨电车钢轨选型上,建议使用槽型钢轨。     

浮置板轨道结构对地铁车辆轨道耦合系统动力性能影响分析

以北京地铁6号线车辆为样本,研究了浮置板轨道对于车辆轨道耦合动力学模型的影响。建模时将浮置板轨道考虑成柔性体,用有限元实体单元建模,并利用模态叠加法进行求解。仿真后得出如下结论:与轨道不平顺引起的冲击相比,采用浮置板轨道后所产生的枕跨冲击、过渡冲击、轨道板冲击并不明显。车辆在浮置板轨道上行驶时,其竖向悬挂系统能够较好地降低轮轨的冲击力;轨道垫板刚度的主要影响是频率在60~150 Hz范围内的振动,对低频振动影响较小。随着轨道垫板刚度的变大,轮轨垂向力和轮重减载率逐渐变大,但其对轮轴横向力和脱轨系数影响很小,对车体振动几乎没有影响。轨道垫板刚度的主要影响是频率在10 Hz左右的轨道板的振动,对浮置板钢弹簧支承力的影响较小,即对路基的减振效果影响较小。     

列车系统运行平稳性研究

在车辆动力学模型的基础上,建立由3辆拖车组成的列车动力学模型。建模过程中考虑列车系统中存在的轮轨接触几何关系非线性、轮轨蠕滑率/蠕滑力的非线性、钩缓装置作用力的非线性以及车辆模型一、二系悬挂作用力的非线性等因素。研究车间连接刚度和连接阻尼对列车运行平稳性的影响。仿真结果表明,车间横向连接刚度和横向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响较大,而车间垂向连接刚度和垂向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响很小。在列车中的相邻两车之间安装横向减振器能够有效地提高列车的横向运行平稳性,并能够改善列车的垂向运行平稳性。仿真结果还发现,在转向架悬挂参数相同的情况下,单一车辆的运行平稳性指标大于列车的运行平稳性指标。     

车辆--轨道耦合动力学仿真软件TTISIM及其试验验证

TTISIM仿真软件采用现代车辆—轨道耦合动力学理论,全面考虑轨道结构参振影响及动态轮轨空间接触几何关系。结合近年来国内有关提速、脱轨、新型机车车辆动力学现场试验,对TTISIM软件进行了系统的分析验证。结果表明,用该仿真软件计算的结果与试验测量结果吻合良好,说明该仿真软件可以用来分析研究各种铁道机车车辆在不同状态线路上运行时的动力学性能。     

轨道车辆孔板送风特性的试验研究

轨道车辆客室内的气流组织直接影响乘客乘坐的舒适性。静压箱孔板送风具有结构简单、送风温度和速度均匀等优点,适用于区域温差和工作区风速要求严格的场所。但是由于轨道车辆空间有限,静压箱稳压层的高度受限,容易造成静压箱内静压不均匀,影响孔板送风的均匀性;而顶棚两侧由于存在一定的密封区域,对宽度方向上的送风均匀性也有一定的影响。本文采用1∶1等比例模型试验的方法,针对一种运用在磁悬浮列车上的孔板,在等温条件下,对轨道车辆孔板送风规律进行研究,考察其阻力特性、孔板上方静压分布及孔板送风均匀性。     

德国轨道车辆信息安全通用架构模型研究

随着数字化技术在轨道车辆中的不断应用和推广,保障轨道车辆IT安全的重要性也日益凸显.文章在梳理德国铁路IT安全相关法规和标准的基础上,以轨道车辆作为IT安全研究对象,为其开发IT安全通用架构模型,用于对轨道车辆的IT安全状况进行实际分析和评估,以期促进IEC 62443标准系列在轨道车辆中的应用和实施,保证轨道车辆的I...     

城市轨道交通列车车钩螺栓连接有限元仿真分析

以城市轨道交通列车车钩装置的高强度螺栓为研究对象,建立了整个车钩螺栓的三维装配模型。利用Abaqus软件建立了完整的、与实际相符的车钩螺栓接触非线性有限元仿真分析模型,并在模型中考虑了材料的弹塑性及接触非线性等因素。通过仿真分析获得了车钩螺栓的应力及应变大小,并分析比较了螺栓预紧力大小及金属垫片使用方案对车钩螺栓应力的影响。     

缓和曲线过渡段长度对地铁车辆动力性能的影响

少数地铁车辆通过缓和曲线时会出现高度阀偏离安装位置或其安装座损坏的现象。基于车辆动力学理论,采用SIMPACK动力学仿真软件建立了车辆动力学模型,研究车辆通过曲线段时动力学性能指标的变化规律,进而分析高度阀偏离安装位置等异常现象出现的原因。结果表明:轮轨力的突变发生在缓和曲线过渡段,并且随着缓和曲线过渡段长度的增加轮轨力突变值减小;高度阀偏离安装位置或其安装座损坏主要是由于车辆通过缓和曲线过渡段时产生的异常轮轨力及异常冲击所致,地铁车辆速度为80 km/h时缓和曲线过渡段长度应至少达到3 m。     

基于有限元的空气弹簧刚度分析

空气弹簧是现代轨道交通车辆的主要减振元件,能有效改善轨道车辆的动力学性能,提高乘坐的舒适性和车辆的运行稳定性。文章利用非线性有限元软件ABAQUS对空气弹簧的垂向刚度与横向刚度进行模拟分析,通过考虑空气弹簧的非线性性质、结构参数等影响空气弹簧刚度的因数,对基于各影响因数下空气弹簧刚度特性进行比较分析。