旅客列车平稳操纵浅探

引起旅客列车产生冲动,主要有线路纵断面自然形成及司乘人员操纵不当或不精心等原因,使列车的纵向力大于列车连接的车钩缓冲器被完全压缩或伸张,产生刚性冲动传递引起列车冲动.在分析冲动原因的基础上提出了在起伏坡道及小坡道上小牵引力运行,改变工况时“等流牵引(动力制动)”的操纵方法,对进站时做到“一次停妥、按标停车”,以牵引计算为依据提供了制动距离的参考值.     

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%.     

浅谈万吨列车的平稳操纵

万吨列车鳊组辆数多,载重大,整列车处于多个变坡点上,对于操纵万吨列车的主要技术,机车同步操纵,动力制动、空气制动机的安全操纵问题,减小纵向冲动,乘务员的安全理念等方面进行论述。     

列车管减压量对重载列车纵向动力学性能的影响

基于列车纵向动力学理论,充分考虑列车的空气制动与动力制动特性,建立了重载列车纵向动力学模型。以2台SS4B型电力机车牵引万吨重载列车为例,仿真分析了空电联合制动工况下列车管减压量对列车纵向动力学性能的影响。结果表明:列车降速距离与降速时间均随列车管减压量的增大而减小,而列车增速距离与增速时间则随列车管减压量的增大而增大;列车管减压量对列车最大拉钩力的影响不明显,而列车最大压钩力则随列车管减压量的增大而显著增大,当列车管减压量从50k Pa增加至70k Pa时,最大拉钩力仅减小了5.9%;而最大压钩力则增加了20.1%。     

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．     

一种新的城市轨道车辆运行图计算方法

传统的列车运行图计算方法都是基于列车的运行策略,采用对秒(米)或更小的单位进行迭代试凑来求解列车运行过程中的运行工况拐点的计算方法。传统计算方法具有计算量大、计算结果误差大等缺点。本文结合城市轨道车辆牵引特性和城市轨道线路的特点,提出了纯电再生制动、匀速波动、惰行等运行工况拐点的新求解方法。理论分析和仿真结论表明:新计算方法具有计算量小、计算结果误差小等优点。     

基于优化列车模型上的多模软切换的高速列车速度控制

针对高速列车速度控制的快速性、精度以及多模态切换控制的振荡等问题,提出一种基于T-S型模糊加权的多模软切换控制方法.在建立高速列车运动学模型的过程中,结合真实的列车参数进行了模型参数寻优设计;传统的单质点模型不考虑列车长度,在变坡点会出现较大的速度计算误差,因此结合真实的线路数据提出了附加阻力优化计算方法.再采用T-S型模糊推理对模糊控制、模糊PID控制及PI控制进行软切换控制设计.根据分析结果可知,附加阻力优化计算方法有效地提高了变坡点附近受力计算的精度,减小了速度控制的误差.针对优化后的列车模型所设计的多模软切换控制在兼顾多种控制方法优点的同时,克服了切换控制的振荡问题,提高了高速列车速度控制的精度和舒适度.     

大跨度重载铁路连续梁桥的小阻力扣件适应性

为研究小阻力扣件布置方案对重载铁路连续梁桥上无缝线路纵向力分布规律的影响,采用一种经过验证的梁轨相互作用分析方法,建立考虑相邻多跨简支梁结构的30 t轴重重载铁路(60+100+60)m连续梁桥-桥上无缝线路的一体化空间有限元模型.在此基础上,对多种小阻力扣件方案进行比选,探讨了扣件阻力、下部结构刚度、荷载模式、制动力率等设计参数的影响.研究结果表明:仅在连续梁范围内铺设小阻力扣件,可在保证钢轨应力和墩顶水平力均较小的同时减小钢轨断缝值;小阻力扣件纵向阻力取值对钢轨应力的影响可达11.2%;在连续梁范围内铺设小阻力扣件后,梁轨快速相对位移成为主要控制性指标,100 m跨重载连续梁桥制动墩顶纵向刚度限值为3000 k N/cm;荷载模式和制动力率对梁轨相对位移影响较大,建议通过试验进一步明确重载列车的制动力率取值.     

铁路桥梁的最大轨面纵向力计算

通过对我国机车的牵引能力、机车车辆的制动性能及有关影响因素的研究,提出了确定铁路桥梁最大轨面纵向力的理论计算方法,给出了桥上最大轨面牵引力量值及列车轨面制动力的上限值,并分别用机车额定牵引力和紧急制动状态下桥上最大轨面制动力实测值进行了验证。     

高速受电弓安装形式对列车气动性能的影响

受电弓作为高速列车上不可或缺的部件,其结构特性直接影响高速列车整车气动性能。采用数值仿真方法,基于三维稳态SST k-ω模型,分析高速受电弓不同安装形式对高速列车气动性能的影响以及各节车辆气动阻力的变化规律,并进一步研究其横风环境适应性。研究结果表明：当高速列车在明线运行时,高速受电弓不同安装形式对整车气动性能影响较小,但受电弓所在车辆的气动阻力变化较大;与闭口-升前弓工况相比,受电弓开口-升前弓时整车气动阻力减小2.10%,其中第6节车气动阻力减小6.06%;在横风条件下,受电弓开口-升前弓时整车横风稳定性能较优,与开口-升后弓工况相比,整车横向力与倾覆力矩分别降低2.52%和3.48%,其中第6节车横向力和倾覆力矩分别减少11.13%与18.50%。因此,在明线有无横风条件下,受电弓安装形式为开口-升前弓的气动性能均最优,且升前弓能改善受电弓后区域的流场结构,从而达到改善整车气动性能的目的。     

有压输水管道进排气阀设置

根据压力输水管道的气、水运动规律和特点,将管线的纵剖面分解为上坡段、长水平段和下坡段,管线高点、低点和坡度变陡点等特征单元,通过分析压力管道初次运行前的充水过程、检修时的排水过程、以及正常运行过程这三种工况的水流流态,提出了空气阀设置应当遵守区别对待、小流量充水和空气阀类型同其任务相一致原则及其设置方法.     

特大型电动轮矿用自卸车联合制动特性研究

为了研究特大型电动轮矿用自卸车下坡联合制动时的制动特性,分析联合制动时电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器制动功率的分配,以湘电重装满载整车重量达520t的自卸车为研究对象,建立了自卸车电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器联合制动系统动力学模型,利用Mtlab/simulink对该自卸车在不同下坡坡道上的紧急联合制动进行了数值分析计算,获得制动特性曲线.结果表明:初速度为30 km/h时,在不高于10％的坡度下紧急制动距离不超过21 m;平均比制动力在不同坡道基本保持不变,最高值为0.35左右;后轮比制动力大于前轮比制动力,侧滑、跑偏的可能性大于转向失控的可能性;当满载重心向后轴移动时,平均比制动力保持不变,前后轮比制动力差距减小,可有效利用地面粘着力;电阻栅能耗制动与液压多片湿盘式制动器的平均制动功率之比约为2:3.研究表明该联合制动系统可有效减轻主制动器负荷,提高制动效能,延长主制动器使用寿命.     

高速公路出入口与主线纵坡间净距对行车速度影响仿真分析

高速公路出入口与主线纵坡净距较小时,车辆上下坡时易受分合流影响,速度变化差异性较大,不利于行车安全。为研究纵坡车辆速度实时变化规律,基于出入口与主线纵坡间最小净距,利用三维虚拟现实仿真软件UC-win/Road建立入口-上坡与下坡-出口路段仿真模型,通过Forum8驾驶模拟仪进行实验并采集数据。通过控制变量法调整大型车混入率、分合流比例等特征指标;构建速度度量模型,量化特征指标与速度之间的关系,针对特征指标进行单因素敏感性分析。结果表明：分合流比例及大型车混入率对速度变化影响显著;不同类型车辆的速度大小和变化趋势差异性较大。其中,大型车混入率对上坡段车辆运行状态影响较大,而分流比例对下坡段车辆运行状态影响较大;大型车混入率和分合流比例分别为30%~40%、10%~15%时,速度波动最大,敏感性较强。研究结果可用于为出入口与主线纵坡净距较小时的车辆运行管理及安全措施改进提供理论依据。     

基于心生理反应的山区高速公路线形安全分析

山区高速公路受地理环境限制呈现地形高差大、线性组合多等特点,其复杂的线形使驾驶人的心生理发生变化,行车风险增大。为提高山区高速公路的行车安全性,选取16名驾驶员在典型山区高速公路纵坡路段、平曲线路段和弯坡路段进行驾驶试验,结合驾驶模拟技术和计算机仿真技术采集心率、速度等参数,探究心率增长率与坡度、平曲线半径、线形组合指标、速度差和交通量之间的关系。结果显示：纵坡路段坡度＞3%时,在下坡速度差大于17.6 km·h-1、上坡速度差大于18.5 km·h-1条件下驾驶员心率增长率均超过舒适阈值,处于紧张状态;平曲线路段平曲线半径>0.65 km时,心率增长率处于舒适阈值范围内,平曲线半径<0.65 km时,心率增长率处于紧张阈值范围内;弯坡路段上坡方向线性组合指标大于6、速度差大于14.8 km·h-1,下坡方向线性组合指标大于4.7、速度差大于16 km·h-1时,驾驶员均处于紧张状态。建立道路线形安全评价模型,并通过实测数据对模型进行验证,为山区高速公路的交通安全建设与管理提供了理论依据。     

ABS汽车制动前后轴的受力分析与计算

应用力矩平衡原理,分析了装有ABS的汽车在水平行驶、下坡、上坡时紧急制动的受力状况。分析了在这3种情况下地面对汽车前、后轮的压力,以及前、后轮制动器的制动力。并由此得出汽车在这3种情况下的理想的前、后制动器制动力关系式。     

基于典型山地城市轻型车比功率综合油耗模型研究

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

客车发动机制动与缓行器联合作用的制动能力

针对发动机制动的制动能力不足的问题,提出了发动机制动与缓行器联合作用的持续制动方式,采用道路试验和理论分析的方法对客车下坡行驶时它们联合作用的下坡能力进行了研究。试验及分析结果表明,采用联合作用的持续制动方式可以满足客车在各种坡度的坡道上下坡稳定行驶的制动要求,并且车速基本在正常行驶的速度范围内。这种方法可以有效地减少汽车连续下坡行驶时由于主制动器过热而失去制动效能造成的交通事故。     

电涡流缓速器制动力矩的实时控制

为了使装有电涡流缓速器的车辆在下坡时能以稳定的速度行驶,以电涡流缓速器的制动力矩和励磁电流的关系为依据,应用脉宽调制(PWM)技术实现电涡流缓速器制动力矩的无级调节.分析了车辆下坡运行的工况,以车辆的速度和瞬时加速度产生的惯性力作为电涡流缓速器制动力矩的控制依据,提出了电涡流缓速器制动力的无级控制策略,并绘制了控制流程.利用实车的不同初始运行工况进行模拟,计算结果表明,对车辆电涡流缓速器制动力矩的实时控制能使车辆在坡道上以稳定的目标速度行驶.