重庆市跨座式单轨交通系统动力试验研究

针对重庆轻轨实施详细的动力试验.测试轨道梁和墩的固有振动特性;测试轨道梁和墩在试验列车以不同速度行车、制动工况下的应变、位移、加速度动力响应,并进行了列车行车舒适性试验.在实测结果的基础上分析各工况下轨道梁和墩应变、位移及加速度的最大动力响应结果,并分析动力响应值及其动力系数与行车速度的关系.对比分析动力试验结果及理论计算结果,并参照铁路桥梁相关检定规范,结果表明轨道梁系统具有良好的结构强度和刚度,动力性能良好,单轨列车则具有良好行车舒适性.此外针对轨道梁的固有振动频率讨论其安全限值问题.试验及分析结果为该类型轨道交通系统的设计、检测评定及相应规范或标准的制定提供重要的基础资料.     

铁路新型钢-混凝土组合桁架桥在列车作用下的动力响应分析

对一种由三角形桁架和混凝土槽形板组成的铁路新型钢－混凝土组合桁架桥建立了车－桥动力相互作用空间分析模型,它由车辆模型和有限元桥梁模型组合而成,以轨道不平顺作为系统的自激激励源。以西安－平凉铁路上的马屋泾河特大桥主桥为工程背景,对这种新型钢-混组合结构的车桥耦合振动进行了动力仿真分析。对桥梁在重载货车、中速客车、高速客车等不同列车荷载工况下的动力响应进行了数值计算,并对桥上车辆的走行性能进行了评价。计算结果表明：该桥式方案能够满足三种类型列车在不同等级车速范围内安全、舒适的运行,可广泛用于我国货运、普通客运及高速铁路     

流冰撞击作用下川藏铁路桥梁振动抑制及行车安全研究

流冰撞击作用是川藏铁路复杂艰险山区桥梁可能的自然灾害。为了评估动力吸振器(dynamic vibration absorbers, DVA)对流冰撞击作用下桥梁的振动抑制特性和对桥上列车走行性的影响,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论和DVA设计方法,建立了考虑流冰撞击荷载影响的列车-轨道-桥梁-DVA动力学模型。研究了DVA对冰击荷载作用下桥梁结构横向振动的抑制效果,并分析了其对桥上列车走行性的影响。结果表明：在桥梁墩顶附加DVA后,能有效抑制冰击荷载作用下桥梁结构的横向振动,且列车过桥时的车体横向振动加速度、横向轮轨力、脱轨系数和轮重减载率等动力学指标均明显减小;当行车速度增大到200 km/h时,DVA对车辆动力学响应依然有较好的减振效果;保持行车速度不变,增大DVA的质量比,车辆动力学响应的减振率均增大。试验表明,桥上安装DVA对铁路桥梁抵抗流冰撞击和桥上列车的走行性均有利。     

高速铁路列车制动力对简支梁桥地震碰撞效应影响研究

以高速铁路三跨简支梁桥为例,采用ANSYS软件,建立了碰撞有限元模型,模型中考虑了地基变形和支座非线性的影响,并用Kelvin模型来模拟邻梁碰撞;根据规范和已有试验结果建立了高铁桥梁列车制动力模型,进行了高速列车制动力与EL-Centro地震波作用下的碰撞效应分析,探讨了列车制动力对简支梁桥地震碰撞效应的影响。研究表明:列车制动力可增大桥墩的墩底剪力,增大邻梁或梁台间距,增大邻梁最大碰撞力和碰撞次数,加剧固定支座的破坏;影响程度与列车制动力和地震力的方向、桥墩刚度有关。因此在高铁简支梁桥抗震设计时,有必要考虑将列车制动力与地震力进行组合,开展碰撞效应分析。     

拉萨河特大桥动力测试与车桥耦合振动分析

为检验桥跨结构的动力性能,对主跨径108m,梁拱组合体系拉萨河特大桥进行动力试验。测试其自振频率和振型;激振试验中,测试桥跨结构在列车以不同速度通过桥跨和在桥上特定位置制动时桥跨结构的应变、位移、振幅以及加速度等动力响应,并将实测结果与车桥耦合振动计算结果进行对比分析。结果表明,该组合体系具有良好的竖向刚度、横向刚度;列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用但并不明显,列车在桥上行车时具有良好的安全性与舒适度。该新型结构的设计理论和计算方法是合理性的,为今后设计该类组合体系铁路桥梁提供理论依据和技术参考。     

重载列车过桥时桥梁的垂向动力分析

本文建立了具有6个自由度重载列车的车辆振动分析模型和重载铁路桥梁的梁段单元模型,通过轮轨接触处的位移协调条件与轮轨相互作用力的平衡关系建立了重载车辆-桥梁系统耦合运动方程,采用迭代求解,编制了重载铁路车-桥耦合振动分析程序。对影响重载铁路简支梁桥的跨中挠度的各种因素进行了分析,分析结果表明：列车的轴重、速度、加速度、减速度及轨道不平顺对重载铁路桥梁的跨中挠度和竖向加速度有着重要影响。     

完善对滚筒反力式制动检验台的“检定”

分析了同一辆机动车在不同型号的制动台上由相同检验员检测,会得到不同的结果的原因。通过"机械"或"电子"方法对滚筒反力式制动检验台进行"模拟制动力"加载,经实验验证,是对滚筒反力式制动检验台原"静态检定"工作的一种有效、可靠的"完善"和"弥补"。通过"模拟制动力"加载试验,能发现滚筒反力式制动检验台或计算机联网中存在的问题。提出滚筒反力式汽车制动检验台在生产、使用中应注意的问题。     

基于模态叠加法和直接刚度法的列车-轨道-桥梁耦合系统高效动力分析混合算法

为提高列车-轨道-桥梁耦合系统（Train-Track-Bridge Coupled System,TTBS）动力分析的计算效率,该文基于作者之前提出的TTBS动力分析混合模型,结合模态叠加法和直接刚度法,提出了一种改进的混合方法（Improved Hybrid Method,IHM）。该方法中,列车动力方程通过多刚体动力学方法建立;轨道结构动力方程通过直接刚度法建立以准确求解其高频局部振动响应,桥梁结构动力方程通过模态叠加法建立以降低其自由度数目。列车和轨道结构通过轮轨线性Hertzian接触关系耦合为列车-轨道耦合时变子系统,轨道与桥梁间通过轨-桥相互作用力的平衡迭代实现耦合。首先以朔黄重载铁路32 m简支梁桥现场试验数据验证了该文方法的正确性。然后,以CRH2型高速动车组通过万宁系杆拱桥为例,探究了桥梁振型数量对动力响应指标计算精度的影响规律,最后,对比三种不同的列车-轨道-桥梁耦合系统动力分析方法的计算结果及耗时,结果表明:同样的计算精度下,该文方法具有更高的计算效率。     

盆式支座对桥梁动力特性的影响

本文主要研究采用盆式橡胶支座的铁路桥梁，在支座刚度，滞回模式等参数改变时，列车荷载作用下的动力响应特性和变化规律，以便为实际桥梁支座的设计提供必要的理论依据和参数优化方案，文中，主要就盆式支座及桥梁结构参数变化时的桥梁动力响应特性和它们之间的相互影响，制约关系进行了系统的分析。     

广深线雅瑶大桥第17孔桥梁动力实验分析

本文介绍了广深线K45＋871雅瑶大桥的动力实验，通过对实验测试数据与理论计算结果的比较分析，给出了小跨度桥梁在列车提速状况下的动力特性，为我国高速铁路桥梁动力性能的研究提供了重要参考资料。     

坡道上重载列车纵向冲动研究

针对重载列车实际运用中在复杂纵断面紧急制动时导致列车纵向冲动过大的问题,应用空气制动系统和纵向动力学联合仿真系统,研究重载列车通过坡道时纵向冲动水平,以及坡道上列车制动起始位置、坡道坡度大小和列车制动波速等因素对列车纵向冲动的影响。结果表明列车完全处于同一坡道上坡或下坡制动时与平道时的冲动水平相当。列车在通过平道+上坡或下坡+平道时做紧急制动会产生较大的车钩力压力,1万吨编组列车第40车位于变坡点是最不利的制动起始位置。列车在变坡点的纵向冲动主要受到制动不同步性和坡道坡度两种因素影响,坡道坡度越小,列车的纵向冲动水平越小;提高制动波速能有效减小车钩力。     

应用于列车制动系统的智能型电控制动器研究

电控空气制动系统是长大货物列车制动系统的发展方向。基于微机技术开发研究新型的电控空气制动机是解决传统长大货物列车制动系统问题的有效途径。本文在分析了我国现有货车制动系统的局限性后，介绍了智能型电控制动器的研究思想，以及使用智能型电控制动器将带来的好处。     

Non-uniformity in braking in coaching and freight stock in Indian Railways and associated causes

Non-uniform braking of wheel sets in locomotives and coaches/wagons can have disastrous consequences e.g. from wheel locking leading to derailments or thermal cracking, particularly under emergency braking conditions. Currently, while rigorous testing is used to characterize brake block characteristics and brake application time, no methods exist to determine the “variability” in braking across the different wheel sets, e.g. from differences in brake block characteristics, brake rigging, and performance of distributor valves. In this work, temperature rise in railway wheels is used to gauge normalized heat input coming in to wheels from braking. Two sets of field trial data are used to investigate variability of braking: (i) continuous rim temperature data for locomotive wheels and (ii) one time measurement of wheel rim temperatures of all wheels. The data is used to pin point the causes for non-uniformity in braking and to characterize the extent of non-uniformity. Non-uniformity in braking is found to be particularly severe in freight trains as compared to passenger trains. Faulty distributor valves are seen to result in maximum braking effort on wheels that is as high as seven times that of average braking effort in freight trains.     

重载列车引起的大跨度斜拉桥拉索振动研究

采用子结构法研究了重载列车引起的大跨度铁路斜拉桥拉索非线性振动问题。首先基于线性桥梁空间有限元模型,采用车-桥耦合动力学理论计算得到斜拉索锚固点动力响应;然后将该动力响应作为斜拉索端部激励,采用自编的基于CR列式法(Co-rotational Formulation)的拉索非线性动力有限元程序,计算斜拉索非线性动力响应。以荆岳铁路洞庭湖三塔斜拉桥为例,开展了车致斜拉桥拉索振动分析,结果表明:在设计时速范围内,重载列车作用下,斜拉桥索端激励与拉索固有频率两者不存在明显的匹配关系,车致拉索振动响应为一个准静态过程;通过进一步对比不同计算方案,即车-桥耦合振动、移动轴重瞬态分析与移动轴重影响线加载对拉索响应的影响,发现对于大跨度铁路斜拉桥而言,由于车-桥耦合振动效应不显著,采用移动轴重影响线加载方法得到的拉索应力结果具有足够精度。     

Kriging models for payload distribution optimisation of freight trains

Abstract

This paper deals with Kriging models applied to optimise braking performances for freight trains. More precisely, it is focused on mass distribution optimisation aimed at reducing the effects of in-train forces among vehicles, e.g. compression and tensile forces, in-train emergency braking. To this end, Kriging models are applied with covariance structure based on the Matérn function, introducing specific input parameters to better outline the payload distribution on the train, also evaluating the shape of the payload distribution. The different shapes, related to the payload distributions, have been implemented into a model through a Python routine, which has been used to ‘assemble’ the simulated trains. The analysed train carries 80% of its maximum payload capacity during an emergency braking from the speed of 30 km/h. Satisfactory results have been obtained considering compression forces, tensile forces and their sum, also considering residuals and diagnositc measures.     

撞击荷载作用下高速铁路桥梁的动力响应及列车运行安全分析

建立了“列车-桥梁-撞击荷载”系统动力分析模型,通过在松花江大桥进行的现场试验,得到了流冰撞击力时程,施加到桥墩上作为系统的激励。编制了分析程序,以高速铁路5×32m预应力混凝土简支单线箱梁桥为算例,通过计算机模拟,对流冰撞击作用下桥梁结构的动力响应及桥上高速列车的运行安全问题进行了研究。分析了在有流冰、无流冰撞击作用两种情况下,桥梁结构关键部位的位移和加速度响应,以及桥上高速运行列车的车辆脱轨系数和轮重减载率等行车安全指标。计算结果表明:流冰撞击作用对桥梁结构以及高速列车的动力特性具有较大的影响,撞击作用使桥梁和车辆的动力响应大幅度增大。当流冰撞击荷载峰值达到4000kN时,车辆减载率已经超过了0.6的限值。撞击荷载作为一项特殊的作用力,在高速铁路桥梁的动力设计中应予以重视。     

重载铁路路基足尺模型试验研究

以朔黄重载铁路为工程背景,通过构建重载列车模拟加载系统和路基足尺模型,开展路基动力响应试验,分析了在循环加载条件下路基的动力响应特性。试验结果表明,路基中不同深度动应力峰值均随着轴重的增加而增加,轴重越大,动应力的影响深度越大,路基中动应力随深度的增加呈负指数衰减趋势。路肩处动位移峰值随轴重的增加而线性增加。当轴重增加到30 t后,路基达到临界破坏状态,可见按照原朔黄铁路路基建造标准,其最大运行列车轴重约为27 t,如再增加列车轴重,路基需预先采取强化措施。试验结果对建造运行列车模拟加载系统及足尺路基模型具有借鉴参考意义,同时有助于深刻理解列车轴重对路基动力响应特性的影响。     

运输中紧急制动时贮液容器的应力分析

在运输中的紧急制动情况下,贮液容器器壁受内部液体惯性的作用,将产生附加内力。分析了不同边长比长方体容器和不同高径比圆柱形容器的受力状态,探讨了长方体容器在不同装载方向时边长比对器壁应力水平的影响及圆柱形容器动荷系数随高径比的变化规律,对运输时贮液容器的安放方式和容器设计有一定的指导作用。