沪宁线轨道不平顺谱的分析

对国外不平顺标准谱和我国轨道不平顺统计谱进行对比,根据沪宁线的线路不平顺检测数据进行谱分析,得出沪宁线的轨道不平顺谱与美国5级铁路的不平顺谱相接近,但方向不平顺谱值较大.利用相干函数分析轨道不平顺与车体垂向和水平振动之间的关系,得出垂向振动有两个主要振动频率,其中一个频率的振动与轨道不平顺相干度较高,车体水平振动加速度有一个振动主频,也与轨道的水平不平顺具有较高的相干性.最后,建议将轨道不平顺谱作为控制轨道质量的指标之一.     

提速线路轨道不平顺波长的动力仿真

基于耦合动力学理论,利用有限元方法建立了车辆-轨道耦合系统振动分析模型,输入不同截止波长的不平顺数据进行动力仿真计算,以确定轨道不平顺管理波长范围.高低不平顺主要影响车体的沉浮和点头运动,引起车体垂向加速度增大;轨向不平顺主要影响车体的侧滚和摇头,引起车体横向振动加速度增大.长波不平顺的影响主要体现在车体振动上,因此本文选定车体加速度作为确定不利波长的判定指标,对提速线路200km/h和250km/h速度下轨道不平顺波长管理的范围进行了探讨,并提出了提速线路轨道不平顺波长管理的建议.     

基于本征模函数的轨道质量评价方法

为了更合理有效地评价轨道质量,将轨道不平顺波长因素纳入轨道质量评价中,提出基于本征模函数(intrinsic mode function,IMF)的轨道质量评价方法——轨道质量能量指标(track quality energy index,TQEI).通过对轨道不平顺数据进行经验模态分解得到对应波长频段的不平顺IMF,利用频谱分析的方法求得各个IMF的能量;将各个IMF的能量与总能量的比值作为特征向量,并进行量纲一化处理,从而得到轨道不平顺IMF的能量系数;利用能量系数求得TQEI通过理论推导证明了轨道质量数(track quality index,TQI)是在不考虑波长因素作用下轨道质量能量指标的特殊形式.最后,以京广提速干线轨道不平顺数据为例,对比分析了实际检测数据TQEI与TQI的关系.结果表明:轨道质量能量指标是对TQI的细化和延续,其既起到了TQI的幅值管理作用,又可以弥补TQI在波长及幅值管理方面的缺陷,可以准确有效地对轨道质量进行评价.     

基于多项式拟合的高速铁路高低轨道不平顺功率谱分析

根据某高速铁路轨道的高低轨道不平顺实测数据,基于改进的welch周期图法计算原始高低轨道不平顺功率谱密度,从波长角度提出了功率谱密度的7阶多项式拟合谱模型.通过谱密度反演算法对高低轨道不平顺序列进行数值模拟.提出了基于上、下界限谱的轨道质量评判标准.实验结果表明,提出的拟合谱模型比高速铁路无砟轨道幂函数分段拟合模型更适合于该线路的谱分析.通过本文拟合谱与时速200 km/h等级提速线路拟合谱的比较,表明该线路在波长3.3～5 m波长范围内有不平顺的趋势.为轨道不平顺的评判和线路维修提供了建议.     

影响轨道不平顺质量指数因素解析

本论文对轨道不平顺质量指数TQI(Track Quality Index,简称TQI)的定义和计算方法进行叙述,并列举影响TQI几种常见因素,分析其对TQI的影响,最终建议管理者理性看待TQI,合理的做出对线路的整体评价。     

基于多体动力学的铁路客车运行不平顺分析

铁路客运中,车辆运行的轨道平顺程度极其影响旅客乘行的舒适程度,需要对此进行深入分析。通过选定国内铁路轨道的线路等级,参考美国轨道不平顺谱密度函数,反演获得轨道不平顺谱的时域激励,并构建车体与轮对的自由度数学模型状态方程以进行简易计算。在车辆动力学仿真软件中搭建客车车体、转向架及二系悬挂系统并对其进行动力学仿真,获得其在选定激励及道路条件下的响应,通过数据后处理,监测其轮轨垂向和横向载荷,并进行脱轨危险性评价,由此肯定国内轨道与车辆的配型。     

轨道高低不平顺激励下的车体振动仿真

为了得到轨道高低不平顺激励下的车体振动响应,并对车体振动情况做出评价,进而分析车辆的乘坐平稳性等级,首先建立了车体的垂向振动力学模型并列出运动微分方程,然后对轨道垂向不平顺进行了描述,并将轨道不平顺的垂向空间域功率谱转换为时频域功率谱,计算出轨道不平顺的位移时间序列,再利用Pro/E软件建立了车厢的三维模型,用动力学仿...     

无砟轨道复合不平顺对高速行车的影响

轨道复合不平顺是由多种垂、横向不平顺叠加而成的复杂随机波,是影响轮轨动态作用和行车稳定的重要因素.为研究高速铁路无砟轨道复合不平顺对行车品质的影响,考虑轮轨间复杂接触关系建立了车辆轨道空间耦合动力学模型,分析了轨向-水平、轨向-高低、轨距-水平、轨距-高低4种复合不平顺的动力影响.结果表明:随着复合不平顺幅值的增加,轮轨力、车体加速度、轮重减载率、脱轨系数等均会增大;轮轨力、舒适性指标和安全性指标随着复合不平顺波长的增大而减小;复合不平顺幅值组合变化时,车辆动力响应对水平、高低不平顺幅值变化的敏感程度高于轨向、轨距不平顺幅值变化.长波不平顺激扰频率与车体自振频率一致或接近时,车体会出现一定的谐振,垂、横向振动加速度有所增加.     

轨道随机不平顺与车辆动力响应的相干分析

介绍了现场实测的轨道随机不平顺数据和根据轨道不平顺模拟的轨道不平顺随机时域函数 ,作为车辆 -轨道系统动力仿真计算的激扰输入 ,计算轮轨作用力及车辆的各种响应 .利用中国高速低干扰轨道不平顺谱、中国某干线实测轨道不平顺谱和美国六级轨道不平顺谱作为仿真计算的激扰 ,计算了各种速度下的轮轨力和车辆动力响应 ,并进行了比较 .最后通过对轨道不平顺与车辆动力响应的相干性分析 ,得出了轨道随机不平顺影响轮轨作用力和车辆运行品质的最不利波长     

铁道车辆几何滤波现象及弹性车体共振分析

运用简化铁道车辆模型,对几何滤波现象进行了分析.建立了刚柔耦合弹性车体模型,分析了几何滤波现象对车体响应功率谱的影响,以及几何滤波与弹性车体共振频率的关系.研究表明,几何滤波分为轴距滤波和定距滤波.在某些特定轨道不平顺波长下,车体的点头和浮沉响应均为零,该现象称为轴距滤波;定距滤波是指在某些波长下,车体的浮沉或者点头响应为零.在车体空点头响应频率附近,轨道对车体浮沉振动的加速度传递率达到局部最大,当车体的垂向1阶弯曲频率与这些峰值频率吻合时,将产生车体弹性共振现象.     

基于轨道谱的铁道车辆主动悬挂轴间预瞄控制

针对铁道车辆二系主动悬挂，考虑了轨道不平顺谱及轮轴时延的输入；依据最优控制理论，设计了整车的主动悬挂控制规律，并在整车垂向动力学模型上进行了仿真分析．分析表明，依据轨道不平顺谱以及轮轴时延能实现最佳的控制性能；但随着速度的提高，其相对于仅依靠轨道谱信息而设计最优控制规律的收益大幅下降；相对而言，铁道车辆依据轨道谱信息设计主动悬挂控制规律非常重要．     

高速铁路中间站股道规模配置与列车时刻表的综合优化

高速铁路中间站的股道规模是影响线路通过能力和运输效率的重要因素;由于在高速铁路的规划阶段,很难对线路的远期客流情况进行预估,因此在运营一段时间后,往往需要通过修建侧轨或站台的方式,对线路沿线的中间站的轨道规模进行更新配置。对于高速铁路来说,其线路上运行的列车均为动车组列车,列车的追踪间隔短,发车密度大,在中间站的停站时间不能过长,一般都以快进快出的运营模式进行运营;同时高铁修建和运营具有高成本属性。文中以改建施工成本和总旅行时间作为评价目标,以列车时刻表与中间站股道数量的耦合关系为约束,构建了综合优化模型。在将约束线性化的基础上,借助商业优化软件GAMS和其集成的CPLEX求解器对模型进行了求解。算例结果表明：将中间站的股道规模配置情况和列车时刻表进行综合优化,一方面能够在时刻表中较好地确定列车越行和折返的站点,另一方面能够在最低施工成本的情况下最大限度地满足未来客流的需求。     

铁路轨道线形智能分段

轨道实测线形分段是不平顺检测计算的首要步骤。针对当前铁路线形分段主要依据正矢或曲率的现状,提出一种基于轨道姿态角的线形分段方法;即将GNSS/INS组合测量系统提供的轨道姿态角信息和轨道各元线形固有的几何特征结合起来进行分段。对比实测数据分段结果和轨道设计文件,平面和纵断面线形分界点里程识别误差均不大于6 m,证明该线形分段方法行之有效。     

轨道几何状态均匀性指数及其应用

为更好地评价轨道几何状态的均匀性,提出了反映单元区段内轨道几何不平顺标准偏差变化趋势的新的评价指标--轨道几何状态均匀性指数(track geometry equality index,TGEI).以津浦线轨道几何不平顺数据为例,利用轨道几何状态均匀性指数与其他轨道几何状态评价方法或指标对轨道几何状态的均匀性及维修前后轨道几何状态数据变化的敏感程度两个方面做了对比分析,验证了新方法的有效性,并以此为基础分析了新方法的特点及其适用范围.     

铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.     

线路不平顺对轮对纵向振动的影响

在常规的机车车辆动力学仿真中,通常不考虑轮对的纵向自由度,可以说轮对纵向振动问题是一个长期以来被忽略的内容．本文的研究发现轮对纵向振动虽然对整车的横向稳定性影响不大。但却对整车的垂向动力学有很大的影响．当轮对纵向振动较大时,会导致机车发生纵向伴随点头的振动,恶化机车的垂向动力学性能．进一步的分析发现,剧烈的轮对纵向振动与轨道的垂向和水平不平顺关系密切．同时存在这两个不平顺是产生轮对纵向共振的前提,在光滑的轨道上不会有纵向共振发生．     

高速列车运行引起的墩顶垂向动反力特征分析

结合高速铁路系统特点,钢轨模拟为离散点支撑欧拉梁,桥梁采用模态综合法建立运动方程,在考虑梁轨和轮轨关系基础上建立了车桥动力分析模型,并结合常用跨度简支箱梁特点,分析了轨道不平顺、速度和跨度对墩顶动反力的影响规律.结果表明:中长波范围内轨道不平顺不会对墩顶垂向动反力产生明显影响;随着速度提高,梁的共振和消振造成墩顶动反力的放大和减小;不同跨度简支梁桥墩顶垂向反力特征差异明显,车长和轴距引起的频率都有不同程度体现.