车辆条件对高速列车横向振动偏移量的影响

为研究不同车辆条件对列车横向振动偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据。基于SIMPACK有限元软件,建立车辆-线路耦合模型,研究车辆载荷、新旧车轮、车辆类型对高速列车横向振动偏移量的影响。仿真结果表明:磨耗到限的旧轮较新轮对横向振动偏移量的影响较大,最大从73.8mm增大到156mm;动车满载有利于减小车体的横向振动偏移量;由于车辆悬挂系数等参数不同,动车车型对车体的横向振动也有影响;线路条件对车体的横向振动偏移量影响较大,建议制定车辆限界时除车辆本身的状态外,还应考虑线路条件的影响。     

轮对-曲线轨道非线性接触系统垂向振动分析

轨道超高是高速列车曲线行驶的主要参数之一,直接影响到车辆的安全性和轨道的耐久性。为研究轮轨垂向振动状态下曲线轨道超高的影响规律,基于动力学理论建立轮轨三维实体非线性接触的有限元模型,采用瞬态动力学分析方法,在曲线轨道高低不平顺激励下研究曲线轨道超高对轮对-曲线轨道非线性接触系统的动力影响。研究结果:低速在较大超高的轨道上行驶会增大车体横向振动,不同超高的舒适速度为190 km/h;车体垂向振动随着速度的增大受超高的影响逐渐减小;倾覆系数随着速度的增大呈非线性增大,内外侧轮轨脱轨系数差异在低速较大超高轨道中最大,且随着超高的增大差异逐渐减小;速度超过160 km/h时,轨距动态扩大量会迅速增大,超高会增加轨距动态扩大量,建议采取拉杆等措施予以加固;钢轨、轨枕及道床垂向振动随着车速增大而增大,超高影响较小,可忽略;超高引起内外侧轮轨接触应力完全不一致,法向接触应力以内侧轮轨较大,切向接触应力以外侧轮轨较大;速度超过160 km/h时,轮轨接触斑动态总滑动量会迅速增大,轨道超高会引起内侧轮轨接触斑动态滑动量大于外侧,其差值随着超高的增大而增大。     

A-1-A轴式动车安全通过小半径曲线限速分析

针对某A-1-A轴式动车组,采用多刚体系统动力学软件SIMPACK建立了该动车的动力学模型,对不同速度、超高、不平顺和曲线半径工况下动车通过小半径曲线动力学性能进行仿真分析,得出了动车通过不同半径曲线时理论最高通过速度。结果表明:动车通过小半径曲线时,最高限速主要受外轨超高、曲线半径、不平顺及横向力极限值等多因素的影响,当横向力在安全限值内时,其它指标均能满足要求,因此,动车通过具有不平顺小半径曲线限速按照最大轮轴横向力极限值进行评定;增加超高,可略提高动车曲线通过速度;增大曲线半径和改善线路不平顺,均可提高动车曲线通过速度。当线路条件很差时,不平顺是影响动车动力学性能的主要因素,减速不能改善运行安全性,应维修线路。     

地铁9号曲尖轨道岔区建筑限界加宽量计算

限界计算是地铁工程设计过程中较为繁琐的一项工作,直接关系到车辆运行安全。针对天津地铁6号线工程中应用9号曲尖轨道岔的情况,综合考虑车辆在道岔侧股运行时的几何偏移量、欠超高引起的动态偏移量、曲线轨道参数及车辆参数变化引起的车体横向位移量,计算并拟合B型车道岔区建筑限界加宽量图,为道岔区土建、结构设计提供理论依据。计算结果表明:B型车道岔外侧建筑限界加宽始于岔心前端25.75m处,最大加宽量为166 mm;道岔内侧加宽始于岔心前端22.55 m处,最大加宽量为429 mm。     

200km/h提速线路轨道不平顺对车辆横向振动影响分析

轨道不平顺是列车振动的主要激扰源,其状态直接关系到列车运行的平稳性、安全性和舒适性,也是限制列车最高运行速度的主要因素之一。本文基于轨检车现场实测数据,对我国提速线路轨道不平顺、列车振动加速度进行了统计分析及相关分析,并探讨了线路轨道不平顺对列车横向动力特性的影响。结果表明:提速线路轨道不平顺幅值服从正态分布;轨向不平顺对列车横向振动有显著影响;当列车以200 km/h的速度运行时,为了避免列车在不平顺激励下产生共振,应该对40 m波长的轨道不平顺进行控制。     

高速铁路曲线线路车线耦合系统动力学性能仿真分析

依据系统工程理论,建立高速铁路曲线线路车线耦合系统有限元模型,对曲线线路在高速行车条件下的耦合系统动力学性能进行仿真,研究时速300 km等级高速动车组作用下曲线线路安全与平稳性指标,曲线线路轨道结构各部分的振动响应、列车速度与曲线半径和超高的关系.结果表明动车组以350 km·h-1的速度通过半径为5 500,7 000和9 000 m的曲线线路时,动车组的垂向和横向振动加速度以及平稳性能均满足舒适度要求,而且脱轨系数和轮轴横向力也能满足列车运行安全性要求;钢轨支点的横向力表现为过超高时内轨侧大、外轨侧小,欠超高时外轨侧大、内轨侧小;钢轨、轨枕的垂向和横向加速度随速度增加明显增大,而道床和路基的垂向加速度变化不大;钢轨和轨枕的横向动位移和动态轨距扩大量随速度的增加而增大;相同速度下,曲线半径小的轨道振动相对较大.     

铁路货车通过曲线轨道时的非线性运动稳定性研究

根据直线轨道上非线性车辆系统蛇形运动的极限环和曲线轨道上车辆的动态特性,给出曲线轨道非线性车辆系统蛇形运动的极限环,并计算出货车的非线性临界速度,分析曲线半径和外轨超高对货车非线性临界速度的影响。结果表明:在大锥度、横向位移激扰、轮对冲角等因素的作用下,货车轮对在曲线轨道上易出现蛇形失稳,并且在蛇形失稳时轮对的横向振荡剧烈,蛇形波长为3.6 m;与直线轨道上的极限环不同,曲线轨道上非线性车辆系统相对轨道中心线而言,具有2个稳定的极限环;当重载货车空车通过半径600 m、超高55 mm曲线轨道时,其非线性临界速度为76.4 km.h-1,低于直线轨道上的临界速度,说明曲线轨道的半径和外轨超高对车辆非线性临界速度有明显的影响,而且半径和超高越大,临界速度也越高,但当半径和超高增加到一定程度,临界速度不再随之增长。     

曲线轨道不平顺对车辆动力响应影响仿真研究

研究目的:本文旨在通过现场实测和仿真计算研究曲线轨道不平顺对车辆动力特性的影响。首先,利用轨检车实测数据对我国提速线路轨道不平顺与车辆振动加速度之间的关系等进行了统计分析及相关分析,对武九线曲线段的轨道谱也进行了初步估计。其次,采用动力学仿真软件Adams/Rail建立车辆-轨道动力学模型,并以实测数据作为验证手段,分析了轨道不平顺类型、幅值和波长对车辆运行平稳性和安全性的影响,提出了对行车运行有不利影响的不平顺波长范围。研究结论:高低不平顺对列车垂向振动影响显著,轨向不平顺对列车垂向、横向振动均有显著影响,当列车以110 km/h运行时,为了避免列车在不平顺激励下产生共振,应该对2.5 m、3.72 m、20 m和28 m波长的轨道不平顺进行控制。     

高速铁路曲线地段允许欠超高取值研究

欠超高是影响曲线地段列车安全性和舒适性的关键参数,确定其合理值可为高速铁路超高设计或标准修订提供参考。基于大西高铁和赣龙铁路的曲线超高现场试验,对高速列车以不同速度通过曲线地段时列车和轨道的动力学行为进行统计分析,得到欠超高对列车平稳、安全运行的影响规律。通过与现有规范中的安全性和稳定性指标进行对比,提出了曲线地段欠超高合理取值范围建议。结果表明:欠超高对列车运行安全性和轨道正常受力影响较小,对旅客乘坐舒适性指标——车体横向加速度的影响较大;欠超高每增加10mm,横向加速度增加0.01g;当欠超高超过130mm,未被平衡的车体横向加速度会超过0.10g,严重影响乘坐舒适性。鉴于现场试验与实际运营的区别,考虑预留一定的安全冗余量,建议欠超高一般不应大于60mm、困难条件下不大于90mm、特殊困难条件下可用110mm、试验可用130mm。     

时速250公里以下客运专线(城际铁路)建筑限界研究

根据城际铁路及其列车的实际情况,以CRH系列动车组为主要计算车辆,应用ADAMS/Rail软件建立车辆动力学仿真模型,仿真计算CRH系列动车组的车体横向动态偏移量,并结合横向静态偏移量和车体制造公差确定车体动态包络线.与客运专线联调联试和综合试验测得的站台高度位置处车体最大横向偏移量对比,验证了仿真结果的可靠性.借鉴地铁限界的设置原则,根据仿真计算结果,考虑适当的安全间隙及其他限制因素,确定城际铁路建筑限界轮廓的基本尺寸.其中,最大半宽为2 200 mm,最大高度为7 250 mm;地面侧线站台限界宽度宜维持1 750 mm,地面正线站台限界宽度为1 800 mm,地下站台限界宽度取1 750 mm.该建筑限界轮廓能够适应现行桥梁和隧道设计要求.     

土耳其250km/h客货共线铁路缓和曲线长度的确定

研究目的:土耳其东西铁路干线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线混跑铁路标准建设,而目前国内尚无时速200 km以上的客运共线铁路标准,本文重点研究时速250 km客货共线铁路不同曲线半径条件下平面缓和曲线长度的合理取值。研究结论:(1)250 km/h客货共线铁路的缓和曲线长度要综合考虑未被平衡的横向加速度时变率和超高时变率;(2)在曲线半径一定时,速度越高,则超高越大;高速列车行车速度一定时,设计超高值是决定缓和曲线长度的主要因素;(3)250 km/h客货共线铁路要同时兼顾高、低速列车的安全性和舒适度,设计超高值较时速250 km的客运专线小,缓和曲线长度较短。     

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。     

跨坐式单轨车辆的临界横向力与曲线限速

在离心力的作用下,跨坐式单轨车辆走行部一侧的稳定轮减载。根据稳定轮刚刚脱离轨面这一临界状态,定义此时车体离心力为临界横向力。采用达朗贝尔原理将跨坐式单轨车辆通过曲线的动力学问题转换为静力学问题,推导出临界横向力和稳定轮预压力之间的关系公式,并利用多体动力学软件UM验证了公式的准确性。依据临界横向力公式,从舒适度角度计算稳定轮预压力的合理取值,得到曲线最高限制速度和最低限制速度与稳定轮预压力、轨道梁超高率以及曲线半径之间的关系。结果表明:临界横向力与稳定轮和导向轮的预压力成线性关系;考虑运行安全性和舒适度要求,本文中车辆的稳定轮和导向轮预压力设置为7kN时,轨道梁最大超高率设置为6%比较合适。     

对地铁线路曲线限速的几点思考

线路、行车、结构、轨道、信号等专业对曲线限速值的理解和计算方法存在差异,线路专业以达到速度目标值为不限速标准,曲线地段参照规范缓和曲线长度表作为曲线限速值开展平面设计,行车专业也以此进行牵引计算,结构专业以速度目标值作为荷载计算的依据,轨道专业以实设超高及最大欠超高为控制因素计算限速,信号专业以轨道提供的限速值作为不可逾越的速度上限计算ATO目标速度等相关参数。关于限速值,每个专业都有自己的理解,存在信息不对称、各自留有安全余量、车辆性能难以充分发挥的问题。结合已推出的相关技术标准及控制导则,梳理各专业的思路与算法,以期最大限度地释放线路、车辆及信号能力。     

非常规地铁站台曲线半径及超高的设计与研究

针对广州地铁11号线如意坊站缓和曲线最小半径及曲线超高设置超过《地铁设计规范》规定的问题,对地铁站台最小曲线半径、曲线超高以及缓和曲线侵入站台长度等控制因素进行总结分析。通过对站台边缘与车门门槛最大间隙值、站台门与车门最大间隙值、缓和曲线长度、未被平衡离心加速度值、横向加速度最大值、站台范围内车辆倾斜度、车辆地板面与站台面高差值等控制性指标进行验证核查,结果表明,如意坊站有效站台范围内缓和曲线曲率半径小于规范要求最小值,并且曲线超高设置大于15 mm实际可行,并在节约投资、缩短工期方面取得较好效果,为后续类似工程设计分析提供参考。     

基于动力学分析的160km/h级市域快线最小缓和曲线长度研究

缓和曲线长度是线路主要技术标准之一,是影响列车安全平稳运行的重要因素。为探明160 km/h级市域快线中,缓和曲线参数对行车安全平稳性的影响规律,在车-线动力学的基础上,采用SIMPACK软件建立理想轨道模型及CRH6车辆模型。通过动力学分析方法,证明横向舒适度是确定城轨线路超高时变率、欠超高时变率的控制因素;建立车-线动力学性能与缓和曲线参数间的关系模型;基于所建立的关系模型,确定超高时变率和欠超高时变率允许值,从而给出满足安全性和舒适度标准的最小缓和曲线长度建议值。     

基于动力学分析的高速铁路空间线型振动敏感点分析

随着高速铁路建设和运营技术的不断发展,作为构造物中心线和列车运行轨迹的线路空间曲线线型在铁路系统中越来越受到重视,空间曲线变化点对列车运行动力特性的影响也成为关注重点。为完善高速铁路线路设计理论提供相关依据,以多体系统动力学理论和行驶动力学理论为基础,运用SIMPACK软件建立车-线耦合动力学模型,模拟高速列车在不同工况下的曲线运行状态;分析模型仿真结果,对车体经过缓直点产生的振动的衰减时间进行统计并计算得出相应的振动衰减距离。结果表明:缓直点引起的车体振动衰减距离主要取决于车体横向振动衰减,且随实设超高增大而增大,与曲线半径关系不明显;线路相邻的两平面曲线以及相邻平面曲线与竖曲线之间的最小距离不应小于100 m,条件较好的情况下不宜小于230 m。