高速列车运行于软土地基线路引起的地面振动研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论和有限元方法,建立了高速列车-轨道垂向耦合模型和轨道-土体有限元模型,提出了一种研究列车作用下地面振动问题的数值模拟方法.以高速铁路软土地基线路为例,分析了高速列车运行引起的地面振动特性,并探讨了采用水泥土搅拌桩加固软土地基对地面振动水平的影响.结果表明：当移动荷载速度达到土体表面的Rayleigh波波速时,匀质土体会产生类似于结构物共振的现象,而土体阻尼的存在能有效地降低地面振动水平,同时抑制临界车速下振动的突增;随着高速列车运行速度的增加,地面振动水平会不断提高,车速对地面振动的影响主要体现在近轨道区域内;软土地基加固后,地面振动位移和加速度均有不同程度的降低,距离地基加固区越近,水泥土搅拌桩的加固和减振效果越明显.     

中国高铁 动力更强,速度更快,建成庞大网络,里程世界领先

<正>现在,乘坐高铁出门,已经是很多人习以为常的选择。它舒适、方便、快捷,令人印象深刻。较之于常规的普速铁路,高速铁路的全部优点都源自于"快"。从动车组编组、车头、车体、牵引系统等车辆要素,到路基、轨道、桥梁、隧道、牵引供电系统等基础设施,再到列车运行控制系统,都要为了"快"而进行相应的设计和进化。此外,高速铁路线长面广,建设时要跨江过河、翻山越岭,地质条件复杂,工程难度极高,工程量也极大,是一项非常具有挑战性的工作。高速铁路的强势崛起,极大地加速了全国的城市一体化进程。到现在为止,我国高铁已经发展到了什么程度?未来,它还会变成什么样?令世界瞩目的中国高铁,无愧于"国之荣光"的称号。那么,对高速铁路同样也很有兴趣的你,就和我们一起开始这段崭新的旅程吧!     

轨道动力学可视化仿真研究

研究了在机车车辆一轨道耦合动力学视景仿真系统中，轨道系统动态行为仿真的逼真性和实时性问题，提出了一种能准确模拟轨道系统振动行为的有限长轨道单元法，考虑到钢轨以梁的形式参与振动的实质，通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明，在保证优良的实时性的同时，利用该方法不仅可以建立更加符合实际的轨道模型，而且还能真实地模拟轨道子系统各组成部件的各种特殊振动行为。     

新能源空铁:一种有前景的轨道交通制式

 随着中国经济快速发展和人民生活水平不断提高，汽车和旅游消费越来越普遍，使得大城市和旅游景区的地面交通变得拥堵不堪，同时还造成了环境污染。为了缓解地面交通压力，各大城市纷纷修建地下铁道。地铁投资大、建设周期长、路网有限，建成后同样人满为患。面对中国交通拥堵的现实压力，发展技术先进、经济合理、节能环保、灵活方便的空中新型轨道交通就成为城市立体化交通发展和缓解旅游景区交通压力的重要选择。     

车轮扁疤冲击下重载机车齿轮传动系统动态特性分析

利用基于车辆-轨道耦合动力学与齿轮动力学理论建立的考虑齿轮传动系统动态耦合效应的机车-轨道耦合动力学模型,同时考虑车轮扁疤冲击激励和齿轮传动时变啮合刚度激励,仿真分析了机车以60 km/h的速度匀速运行时不同尺寸车轮扁疤诱发的附加轮轨冲击力,研究了扁疤尺寸对重载机车齿轮传动系统动态性能的影响.结果表明:(1)新扁疤长度的不断增大,齿轮副的啮合力和动态传递误差(dynamic transmission error, DTE)的最大值随之增大,特别是当新扁疤长度超过60 mm时,啮合力和DTE的最大值急剧增大;(2)旧扁疤深度一定时,轮轨力最大值随扁疤长度的增大而逐渐减小,啮合力和DTE的最大值变化趋势与轮轨力最大值的变化趋势基本一致;(3)当旧扁疤长度一定时,轮轨力最大值随扁疤深度的增加而逐渐增大;当扁疤深度超过0.5 mm后,轮轨力最大值增长速率减缓,而啮合力和DTE的最大值增长速率反而增大.本文研究工作对铁路机车齿轮副的设计参数选取、动态特性评估、疲劳寿命估算以及轮对维护具有一定的理论参考价值.     

机车车辆侧向通过道岔时的运行安全性评估

机车车辆侧向通过道岔的安全性是我国铁路提速中的一项重要问题 .基于车辆 -轨道耦合动力学理论及其相应的动力学仿真软件TTISIM ,对我国SS8机车、C6 2 货车重车和提速客车侧向通过提速线上普遍采用的 12号提速道岔时的运行安全性进行了全面的仿真计算 ,并运用我国现行机车车辆运行安全性评定标准进行了分析评估 .研究结果表明 :当我国主型机车车辆以 50km·h- 1及以下速度侧向通过 12号提速道岔时 ,所有行车安全性指标均满足相应的安全标准 ,可以保证列车运行安全 ;而当侧向过岔速度大于 60km·h- 1后 ,将危及行车安全     

高速磁浮车辆弹性悬浮架动力学建模与仿真

利用Solidworks、ANSYS以及SIMPACK软件,建立了包含车辆、控制系统和弹性悬浮架的高速磁浮车辆刚弹性动力学模型,仿真分析了车辆以250km/h速度通过半径2260m平面曲线时弹性悬浮架的动态响应.结果表明,在线路扭转最为剧烈的缓和曲线中点,悬浮架弹性变形最大,其弹性扭转角最大约0.125°,悬浮臂最大垂向变形为0.44mm;悬浮架弹性变形主要在缓和曲线上得到反映,在圆曲线段上近似为一较小值,扭转变形方向在前、后缓和曲线上刚好相反.弹性悬浮架的动态响应规律与曲线通过理论是吻合的,表明磁浮车辆刚弹性动力学仿真模型是合理的.     

高速铁路无砟轨道不平顺谱

研究提出了我国高速铁路无砟轨道不平顺谱的计算方法、轨道不平顺谱拟合公式及轨道不平顺谱图.为提高轨道不平顺谱的计算精度,研究提出了基于线性插值和小波分析方法的轨道不平顺检测数据异常值和趋势向剔除算法.同时通过不同窗函数长度、不同窗函数和不同谱估计方法的轨道不平顺谱计算对比分析,确定了轨道不平顺谱的计算方法.利用高速综合检测列车检测数据计算确定了高速铁路无砟轨道不平顺谱及其拟合公式,并引入倍频能量表反映高速铁路无砟轨道周期结构的影响.由轨道不平顺谱拟合公式与倍频能量表共同构成的高速铁路无砟轨道不平顺谱,为高速铁路设计、评估和养护维修等提供了依据.     

机车车辆-轨道耦合动力学实时仿真模式研究

机车车辆-轨道耦合系统不但在动力学过程中是一个复杂的系统，而且在几何结构上也是一个复杂的系统，本文在分析现有机车车辆-轨道动力学综合仿真的复杂性基础上，从仿真计算机体系结构和系统集成的角度，研究了几种考虑数值计算和可视化的综合实时仿真的方法，探讨了多线程技术，DDE技术和分布式仿真技术和计算机网络在机车车辆-轨道耦合动力学仿真中的应用，结果表明，几种方法是可行的，尤其基于DCOM仿真技术和基于离线计算的数据文件共享是很有前途的方法。     

横风环境下铁路车辆振动响应分析

在任意拉格朗日-欧拉框架下,利用三维粘性非定常不可压缩N-S方程,k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法建立了横风作用下列车周围空气流场的数值计算模型,运用车辆-轨道耦合动力学,分析了横风环境下风-车耦合振动响应。结果表明：与无横风作用时相比较,横风作用下,背风侧的脱轨系数和轮轨作用力有所增加,轮重减载率减小,迎风侧的脱轨系数和轮轨横向力有所减小,轮重减载率增加。相对于脱轨系数,轮重减载率对横风作用更为敏感。

Abstract：

Based upon an arbitrary Lagrangian-Eulerian scheme,the Finite Volume Method （FVM） was applied to the computation of the unsteady three-dimensional incompressible wind field around the train in cross-winds,in which the standard k-ε turbulence model was adopted. Combined with the vehicle-track coupling dynamics,analysis was carried on wind-vehicle coupling vibration in cross winds. Compared with the simulation without wind forces,in cross winds the derailment coefficient and the wheel/rail contact force of the leeward side are increased,and the wheel-load reduction coefficient is decreased; while the derailment coefficient and the wheel/rail contact force of the windward side are decreased,and the wheel-load reduction coefficient is increased. The wheel-load reduction coefficient is more sensitive to the cross wind load compared with the derailment coefficient.