基于图像处理的接触网动态几何参数测量研究

为了保证高速列车安全运行,需要对接触网的高度以及拉出值等几何参数进行经常性的检测。接触式检测在高速铁路试验中会增大试验数据与实际运行数据之间的差异,从而导致接触网测试参数误差变大。现利用车顶摄像机测量接触网几何参数进行可行性分析,提出了一种利用图像处理技术,对摄像机影像进行处理,提取并计算接触网动态高度以及拉出值等参数的方法。试验结果表明系统具有设备安装简单,测量精度高等特点,具有充分的可行性。     

基于雨流计数法的弹性链型柔性悬挂接触网疲劳寿命分析

采用APDL语言编制命令流,对弹性链型悬挂接触网的接触线进行疲劳寿命估算。文中给出了求解接触线寿命的步骤,采用改进的雨流计数法处理接触线的疲劳应力谱,得到各单元的各级应力幅值、应力均值与相应的应力循环数,用Miner线性疲劳累积损伤理论得到接触线各单元的疲劳寿命值。在相同参数的条件下,分析了影响接触线寿命的因素,包括跨距、接触线和承力索预张力、截面面积、列车行驶速度、抬升力、干摩擦等,比较简单链型和弹性链型悬挂接触网对接触线寿命的影响,对比各种参数找出影响接触线疲劳寿命的几个关键因素,为弹性链型悬挂接触网系统的设计和工程实际施工与维护提供重要依据。     

基于激光准直的轨道长波检测关键算法的研究

轨道不平顺是引起列车产生振动的主要原因。有资料报道,列车的激烈振动主要是轨道的长波不平顺引起的。轨道长波高平顺对高速列车安全、快速和舒适起关键性作用。目前,轨道长波不平顺尚无可靠、高效的检测手段。把激光准直技术应用到轨道长波不平顺检测是当前研究的一个方向。为减小激光准直精度对轨道长波检测精度的影响,提出分次测量、建立测量数据二维坐标转换模型,并对模型进行误差分析。应用Matlab进行算法仿真,测量精度比直接测量提高了约0.19 mm,表明该算法的可行性,可以应用于轨道长波不平顺检测。     

Extended applications of track irregularity probabilistic model and vehicle–slab track coupled model on dynamics of railway systems

Track irregularities are inevitably in a process of stochastic evolution due to the uncertainty and continuity of wheel–rail interactions. For depicting the dynamic behaviours of vehicle–track coupling system caused by track random irregularities thoroughly, it is a necessity to develop a track irregularity probabilistic model to simulate rail surface irregularities with ergodic properties on amplitudes, wavelengths and probabilities, and to build a three-dimensional vehicle–track coupled model by properly considering the wheel–rail nonlinear contact mechanisms. In the present study, the vehicle–track coupled model is programmed by combining finite element method with wheel–rail coupling model firstly. Then, in light of the capability of power spectral density (PSD) in characterising amplitudes and wavelengths of stationary random signals, a track irregularity probabilistic model is presented to reveal and simulate the whole characteristics of track irregularity PSD. Finally, extended applications from three aspects, that is, extreme analysis, reliability analysis and response relationships between dynamic indices, are conducted to the evaluation and application of the proposed models.     

A locomotive–track coupled vertical dynamics model with gear transmissions

A gear transmission system is a key element in a locomotive for the transmission of traction or braking forces between the motor and the wheel–rail interface. Its dynamic performance has a direct effect on the operational reliability of the locomotive and its components. This paper proposes a comprehensive locomotive–track coupled vertical dynamics model, in which the locomotive is driven by axle-hung motors. In this coupled dynamics model, the dynamic interactions between the gear transmission system and the other components, e.g. motor and wheelset, are considered based on the detailed analysis of its structural properties and working mechanism. Thus, the mechanical transmission system for power delivery from the motor to the wheelset via gear transmission is coupled with a traditional locomotive–track dynamics system via the wheel–rail contact interface and the gear mesh interface. This developed dynamics model enables investigations of the dynamic performance of the entire dynamics system under the excitations from the wheel–rail contact interface and/or the gear mesh interface. Dynamic interactions are demonstrated by numerical simulations using this dynamics model. The results indicate that both of the excitations from the wheel–rail contact interface and the gear mesh interface have a significant effect on the dynamic responses of the components in this coupled dynamics system.     

轨道随机不平顺对高速铁路列车运行性能影响分析

轨道几何不平顺不仅是列车动力响应的主要原因,也是列车运行安全性和平稳性的重要因素。基于SIMPACK多体动力学仿真软件,分析4种基本随机不平顺对高速列车直线运行性能和曲线运行性能的影响,对比不同激励类型下列车的安全性和平稳性指标,并推导出最不利影响激励和线路位置,为现场控制基本轨道不平顺,制定轨道养护维修和不平顺管理标准提供理论依据。分析结果表明:方向和高低随机不平顺分别对列车的横向加速度以及垂向加速度影响较大,轨距随机不平顺对曲线地段列车脱轨系数作用最大,方向随机不平顺对列车在直线和第二段缓和曲线处脱轨系数影响较大,同时在两段缓和曲线处轮重减载率也急剧增大,水平随机不平顺对两个缓和曲线地段处列车的脱轨系数影响较大。     

新型城市轨道交通接触网融冰方法研究

提出一种新型城市轨道交通接触网融冰方案,其核心思想是利用具有四象限变流功能的中压能馈装置在中压环网与接触网之间形成不断流动的融冰电流,在接触网导线电阻中产生热量使得覆冰融化。基于布尔斯道尔夫理论,研究不同接触网供电制式下的防冰电流、最小融冰电流与最大融冰电流以及给定环境条件和时间内融冰电流的计算与选取方法;提出4种融冰电流循环方式,并通过仿真验证控制策略的有效性,达到预期效果;基于2 MW的中压能馈装置进行融冰模拟试验,通过对试验数据的分析和总结,验证融冰方案的可行性和可靠性。     

地铁120 km/h刚性接触网局部磨耗分析及预防措施

接触网的局部磨耗包括机械磨耗和电气磨耗,而且大部分这两种磨耗同时存在。从广州地铁3号线及3北线120km/h运营时速接触网局部磨耗特征表现、现场隧道环境、受电弓匹配性以及接触网的弹性等方面,分析导致接触网局部磨耗产生的原因。为有效提高接触线使用寿命和改善弓网关系,从接触网换线及换型、提高轮轨匹配关系、加强轨道维护、优化弓网匹配度、改善刚性接触网弹性、研发防卡滞线夹等方面提出相应的预防措施。     

基于受电弓弹性体模型的弓网动力学分析

针对简单链型悬挂接触网及电力机车DSA250型受电弓,基于有限单元法,建立接触网模型和考虑弹性变形的受电弓模型;对弓网的动力学性能进行分析,并与采用质量块受电弓模型的计算数据进行对比.结果表明:当DSA250型受电弓通过该型接触网时,其在未出现离线情况下的最高速度为230 km/h;受电弓前、后滑板表现出不同的受流特性,前滑板相对后滑板有较好的受流;考虑弓头与接触线的相互作用频率高于20 Hz时,40～100 Hz的高频分量在接触力和加速度频谱中占有较大的比重,弓头的变形模态将对弓网的动力学特性起至关重要的作用,如果采用质量块受电弓模型进行计算,将造成该模态的缺失,从而导致计算结果有较大的偏差.     

刚性接触网悬吊结构的等效模型

结合参考文献中的模型做了进一步的推导,提出相对完善的悬吊结构等效模型,分析了影响等效模型参数的因素及等效模型刚度对弓网动态接触压力的影响。提出确定汇流排绝缘子弹性模量的方法,以改善刚性接触网的弹性,提高受流质量。