重载列车电控空气制动系统纵向冲动影响分析

应用电控空气(ECP)制动系统与纵向动力学联合仿真系统研究制动初速度、车钩间隙以及坡道坡度等对列车纵向冲动的影响规律,并分析纵向冲动与车辆速度差之间的内在联系.结果表明:制动初速度对列车纵向冲动无明显影响,而坡道坡度影响最显著,其次是车钩间隙;列车最危险的制动位置是列车前3/8处于坡道上、其余在平直道上,并且该制动位置不随制动初速度、坡道坡度以及车钩间隙的变化而变化;当压(拉)钩力超过2 000kN时,最大压(拉)钩力与该车钩所对应的最小(大)速度差呈线性相关;一阶滤波后的速度差控制在-0.25~0.25 m·s~(-1)时最大压(拉)钩力大于2 000kN的概率不足5%.     

2万t组合列车制动稳钩能力分析

为了研究重载机车制动安全性问题,以大秦线上运行的2万t级组合列车为例,对其采用的LAF车钩受纵向制动压钩力作用下的复位原理进行分析．在充分考虑钩缓装置的各种位移、刚度特性的基础上,建立了钩缓装置的动力学模型,并将其应用到以HXD2机车牵引万t级列车模型中．对承受纵向压钩力时重载机车的动力学问题,尤其是安全性问题进行了研究．分析表明,HXD2机车上所采用的2种车钩均采用钩肩稳钩与车体稳钩相结合的方式提供车钩的复位力矩．通过动力学仿真研究了不同车钩自由偏转角时,机车所能承受的最大纵向压钩力,结果表明,随着自由偏振角的增大,机车所能承受的最大纵向压钩力不断降低．当机车具有的自动复位力矩可以满足直线运行安全性时,其曲线上制动的安全性也能得到保证．指出车钩纵向压钩力的存在与机车轮缘磨耗有很大关系,钩缓装置的复位能力不足会显著增大轮缘的偏磨．     

矿井活塞风效应数值模拟

为研究活塞风对矿井通风系统的影响,运用Fluent移动参考网格建立数值分析模型,分析电机车牵引矿车在矿井井巷中运动时的矿井活塞风效应。结果表明:列车行驶前方为增压减速区,区内压力随距离的增大而减小,风速随距离的增大而增大。列车行驶后方先后存在减压增速区和增压减速区,两区内风速均随距离的增大而减小,减压增速区内压力随距离的增大而增大,增压减速区内压力随距离的增大先后存在一个增压和减压区。列车行驶前方和后方,风速和压力平面影响面积均随距离的增大而增大。列车中前部矿车活塞风风速较大。矿车内尾部、底部活塞风效应较强。     

风向角对高速列车驶出隧道过程中气动效应的影响

为研究风向角对驶出隧道过程中高速列车气动效应的影响,以某型高速动车组列车为研究对象,采用数值模拟方法对隧道内气动压力、列车风风速、流场分布及列车气动荷载进行分析。通过与动模型试验结果进出对比,验证数值模拟方法的准确性。研究结果表明：隧道壁面气动压力峰值及变化幅值最大值出现在隧道内部,且出现位置到隧道出口距离与风向角有关;背风侧气动压力受风向角影响更大,气动压力变化幅值随风向角增大呈现先减小后增大再减小的趋势;出口处列车风风速随风向角增大基本呈现先增大后减小的趋势,30°风向角时列车风风速最大,但迎、背风侧列车风风速峰值出现时刻不同;随着风向角增大,流场分布不对称性增强,列车绕流特性由流线型绕流逐渐过渡到钝体绕流,流动分离点到头车鼻尖的距离呈现先增大后减小最后再增大的变化规律,隧道内流动结构愈加复杂;气动横向力、升力变化幅值随风向角增加呈现先增后减趋势,头车横向力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的2.4倍和2.6倍,升力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的1.1倍和1.5倍,故保证头车安全是控制整车运行安全的关键;侧风下高速列车驶出隧道情形下的最不利风向角为30°,此时头车发生列车事故风险...     

列车变坡点地段平稳操纵研究

为了研究列车变坡点地段的车钩力分布规律,减少铁道车辆在变坡点地段的断钩事故,制定变坡点地段平稳操纵方案.采用多质点建模理论对西康线上某次货运列车进行纵向动力学建模,仿真分析列车牵引力、电制力、坡道阻力并对4种典型变坡点地段的车钩力变化规律展开研究.仿真与试验结果对比表明:所建立的模型能够再现列车牵引力、电制动力和坡道阻力;上坡道变坡点地段,在上坡前提前增大牵引手柄级位能防止因位能变化而引起的纵向冲动;下坡道变坡点地段,在列车部分进入下坡道时进行牵引工况到惰行工况的转换能避免因牵引力卸载而引起的纵向冲动;鱼背式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率;锅底式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率.     

基于无线通信的重载列车同步控制技术研究

为了研究适合国内机车的无线同步控制系统,对无线同步控制技术特点进行分析,并建立了重载组合列车纵向动力学数学模型和仿真模型.从纵向动力角度,验证采用无线同步控制技术的组合列车与传统编组列车相比的优越性,通过计算从控机车不同延迟时间对纵向力的影响来验证同步控制的优越性,为进一步优化无线同步控制系统提供借鉴.     

压钩力下重载机车关键参数对其动力学性能的影响

采用某2(B0-B0)轴式机车动力学模型研究了纵向压钩力作用下,重载机车关键二系悬挂参数对机车运行动力学性能和车钩水平偏转行为的影响.动力学模型包括两节B0-B0机车和考虑缓冲器非线性迟滞特性、钩尾与前从板圆弧面间摩擦特性和钩尾扁销止挡特性的扁销钩缓装置.计算结果表明:机车二系横向止挡自由间隙和纵向间距、二系弹簧横向刚度对机车运行安全性指标有较大影响,随着二系横向止挡间隙和纵向间距的增大,当钩尾止挡不发挥作用时,机车轮轴横向力和车钩转角会逐渐增大,当钩尾止挡发挥作用后,钩尾止挡分担偏转力矩,机车轮轴横向力会逐渐减小;随着二系弹簧横向刚度的增大,机车自身稳钩能力增强,轮轴横向力和车钩转角逐渐减小.     

高速列车明线交会压力波特性研究

列车交会压力波是影响列车运行安全性和乘客舒适性的重要因素之一,因此需对压力波特性展开研究。采用计算流体力学方法数值求解雷诺平均N—S方程,对不同时速和线间距下国产新型高速列车会车过程开展三维非定常仿真,得出了压力波以及侧向力的变化规律曲线。结果表明最大压力波幅值出现在尾车等截面与变截面过渡处的鼻尖高度位置。会车过程中,车体将承受两次排斥力和一次吸引力,这将对列车的稳定行驶产生一定的影响。压力波幅值和列车所受的侧向力均随会车速度的增大而增大,随会车线间距的增大而减小。     

不同站台配置的列车风特性差异研究

列车高速运行时会产生可能危害站台人员安全的列车风,而对列车风的大多数研究没有考虑站台带来的影响。为研究站台对列车风特征的影响,基于实际情况提出3种站台(无站台、单侧站台和双侧站台)配置,通过改进延迟分离涡(IDDES)数值模拟方法对比分析高速列车在无站台、单侧站台和双侧站台区域的列车风特性与周围流场差异。研究结果表明：考虑站台时,中间车在轨侧产生的合成列车风速度大于无站台配置的列车风速度,而尾流区域的列车风速度较小;站台配置对一定高度上的列车风速度的纵向分量和垂向分量影响显著;站台的垂直端面与列车壁面之间的狭窄空间会改变周围的流场结构,破坏列车尾部压力和漩涡的对称性,在站台上形成随列车纵向长度发展而上移的漩涡,在车辆与站台间区域内的涡度显著增强。基于站台区域最大列车风速度的分布,当列车以300 km/h的速度通过时,若不存在站台,则人员的安全退避距离约为3.4 m,若存在站台,则该距离减小至约2.5 m。     

虚拟轨道列车作用下黏弹性路面响应及变形分析

虚拟轨道列车作为一种新兴的交通工具,充分发挥了公路运输适应性强和轨道列车运输量大的特点,经调研发现该车运行线路已产生严重的永久变形。采用解耦的方式将轮胎与刚性路面相互作用模型的三向接触力提取并施加到黏弹性沥青有限元模型,针对虚拟轨道列车轮胎在匀速、完全制动及转弯3种行驶工况下沥青路面的动力学响应及永久变形进行分析研究。研究结果表明,路表剪应力和永久变形在匀速行驶时均随速度的增加而减小,其中,运行速度为20km·h^-1的路表剪应力较60km·h^-1的分别增大65%(纵向范围)、54%(横向范围);20km·h^-1较60km·h^-1的纵向、横向和垂向永久变形均增大50%左右。在纵向范围内完全制动比匀速行驶的路表最大剪应力增大66%,沿道路深度方向增大76%。纵向永久变形在完全制动时较匀速行驶时分别增大93%(10.512万次)、99%(52.560万次)、100%(105.120万次)。垂向永久变形在转弯时沿着轮胎转弯内侧累积。完全制动的剪应力最大值相较于匀速时下移0.01m。因此,从控制路面剪应力及永...     

地铁列车与城际铁路列车的耦合动力响应分析

以天津市津滨轻轨下穿城际铁路工程为研究背景,基于ABAQUS显式动力分析模块建立了三维有限元与无限元相结合的模型,通过多点输入方式实现了列车荷载在空间的移动,计算了高速列车以不同速度运行、单列地铁列车运行、两列地铁列车相向运行耦合等不同工况下体系的振动响应,对比分析了不同工况下的加速度和位移响应.     

考虑行车间隔的城轨交通列车运行调整模型

研究城市轨道交通列车运行调整优化方法,建立了以减小列车运行延误时间和提高列车行车间隔均衡性为优化目标的列车运行调整模型.基于理想点法将双目标优化模型转化为单目标优化模型,并设计了控制初始种群育种范围的遗传算法进行模型求解.以某城市轨道交通线路为例对模型进行验证,计算结果表明：与只考虑列车运行延误的赶点调整方案相比,考虑行车间隔的方案在有效降低列车运行延误时间的基础上可以显著提高行车间隔均衡性.     

列车模拟驾驶系统中列车的运行控制仿真与实现

以改进的多质点动力学模型为基础,构建了列车动力学模型,控制列车运行,同时为满足工程分析的需求,加入了改进的混合运行控制策略,优化列车运行。通过对不同列车控制策略进行分析对比,并建立HX3DB型列车实体仿真模型对多质点动力学模型下的列车运行控制策略进行分析验证。结果表明模拟列车运行速度变化平稳,没有明显的速度跳变,所采用改进的混合控制策略节能效果良好,经济适用性高,满足铁路培训和工程分析的要求。     

乌克兰的幽灵火车

长途交通工具中,火车无疑是拥有最悠久历史的一种,它以安全、舒适、装载量大见长。2009年1月,在乌克兰,有人惊恐报料:"我看见一辆火车迎面而来,却又瞬间消失了,那究竟是什么东西?"很快,该现象引起了全世界"幽灵火车"迷们的关注,原来早在1933年,幽灵火车就已经成为悬案,此后从1951年到现在,"幽灵火车"在欧亚大陆上出现过多次,它神出鬼没,可以无视常规物理定律,突破时间和空间,悄然出现又神秘消失。有人说,坐上这列幽灵火车的人,凶多吉少。这不是小说,它是真实存在的……     

列车超速防护系统中列车参数输入方案的探讨

列车超速防护系统中有关列车参数的输入是涉及列车自动实施制动的重要问题.如何准确可靠地将列车参数输入给车载计算机,找到适合我国铁路运营体制和国情的列车参数输入方法是至关重要的.本文在分析我国国情的基础上,分析了几种可能的输入方案(制式)提出了适合我国国情的输入方法.     

关于列车运行图数据库的研究

本文根据我国铁路特点,论述了建立运行图数据库的原则、数据内容以及数据的存贮方式;总结了特殊信息的处理方法;探讨了压缩容量的途径等,为实现运行图数据存贮和处理标准化做了一定的基础性工作.     

考虑车下环境的高速动车组空气流场数值仿真

在建立典型高速动车组模型、轨道等环境模型基础上,根据流场有限元知识,将整体仿真模型划分为车头部分、车尾部分、中间车前部及中间车后部.采用对称计算域,选择非结构网格进行网格处理,进而仿真分析300km·h-1的流场分布规律.结果表明:建立的典型动车组模型总体受力69.4kN,车下部分尤其是转向架附近流场分布各异,湍流形式明显,该部分阻力占总体阻力33.6%,最大正负压力差约8kPa.通过分析比较ICE和TGV-A高速列车相关试验数据,验证了仿真方法与结果的合理性.     

中低速磁浮列车速度对直线感应电机牵引力影响

结合中低速磁浮列车工程应用的电机结构参数,基于准一维理论建立气隙磁场数学模型,分析运行速度与电机气隙磁场之间的关系,然后采用有限元仿真从气隙磁场、次级涡流和牵引力3个方面对数学模型进行验证。结果表明,列车速度会影响电机的纵向动态端部效应（LDEE）,导致气隙磁场产生畸变,并在次级感应板上的电机入端、出端区域产生涡流,使电机推力下降、效率降低。对比电机端部半填充槽结构和全填充槽结构的纵向动态端部效应,半填充槽结构的电机牵引力受速度影响更严重。     

高铁提速情景下出行者“空铁抉择”的动态演化博弈

为了探究高铁提速情况下用户出行选择高铁和民航动态适应过程,基于效用理论构建出行方式博弈收益矩阵,建立基于Logit动态的交通方式选择演化博弈模型,并对模型的平衡点和演化稳定性以及参数取值进行分析.以京沪起讫点(cori-gin-destination,OD)点对间的高铁、民航行程时耗与票价作为参照基准,将收益函数进行时间均一化转换,设定两种高铁提速情形,并对其价值收益进行对比分析.基于数值仿真探讨出行者"空铁抉择"的动态演化过程以及提速背景下竞争区间的变化.结果表明:高铁提速会吸引更多出行者,在400 km/h和600 km/h两种提速情形下其分担率上升至58.31％和72.73％,同时高铁运行速度提高会使空铁激烈竞争区间向更远的出行距离扩展.     

组合轮系运动分析图解法

当组成组合轮系的周转轮系和定轴轮系的个数较多时,组合轮系的运动分析就非常复杂。本文提出组合轮系运动分析的图解法,可利用简单的线条求出任一构件的运动。据几何关系,还可求出任意两构件的传动关系,使复杂的运动分析简便快捷。