检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道学报 2008年第6期30卷 29-35页

作者：肖广文肖新标温泽峰金学松西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

为了比较不同车轮踏面及轮对内侧距对高速客车动力学性能的影响,首先采用改进轮轨接触几何关系算法分析了不同情况下的静态轮轨几何接触关系,然后通过车辆/轨道耦合动力学模型,对高速客车蛇行临界速度、运行平稳性和曲线通过性能进行了... 详细信息

为了比较不同车轮踏面及轮对内侧距对高速客车动力学性能的影响,首先采用改进轮轨接触几何关系算法分析了不同情况下的静态轮轨几何接触关系,然后通过车辆/轨道耦合动力学模型,对高速客车蛇行临界速度、运行平稳性和曲线通过性能进行了动态仿真计算。数值计算中,主要考察了LM、LMA、S1002和XP55等4种车轮踏面和轮对内侧距由1350 mm到1360 mm变化的情况。结果表明,车轮踏面形状和轮对内侧距对高速客车动力学性能有重要的影响,且LMA型车轮踏面与1353 mm的轮对内侧距匹配具有较好的动力学性能。要确定合适的车轮踏面和轮对内侧距,须从轮轨接触关系的变化出发,综合评估车辆动力学性能。

关键词：高速客车车轮踏面轮对内侧距动力学车辆/轨道耦合动力学

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高速车轮椭圆化问题及其对车辆横向稳定性的影响

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机械工程学报 2008年第3期44卷 50-56页

作者：张雪珊肖新标金学松大连交通大学交通运输工程学院大连116028 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

对铁路车轮运行过程中非圆化问题进行分析和非圆化形式进行定义分类。建立一个新的真实模拟车轮椭圆化的数学模型,结合车辆/轨道空间耦合动力学模型,分析计算出高速车轮椭圆化引起的车辆轮对横向动力响应,确定了车速200 km/h轮对椭圆度... 详细信息

对铁路车轮运行过程中非圆化问题进行分析和非圆化形式进行定义分类。建立一个新的真实模拟车轮椭圆化的数学模型,结合车辆/轨道空间耦合动力学模型,分析计算出高速车轮椭圆化引起的车辆轮对横向动力响应,确定了车速200 km/h轮对椭圆度对蛇行运动影响范围。数值结果分析表明,高速车轮椭圆化将导致车辆系统横向蛇行失稳,严重恶化其运行品质.并大大降低其横向稳定性。轮对蛇形运动状态和行车速度、轮对左右轮椭圆形状的相位以及椭圆度有密切联系。

关键词：高速列车轮对车轮椭圆化车辆/轨道耦合动力学蛇行横向稳定性

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高速车轮椭圆化对车辆系统行为的影响

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机械工程学报 2010年第16期46卷 67-73页

作者：张雪珊肖新标金学松大连交通大学土木与安全工程学院大连116028 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

建立考虑车轮椭圆化状态下的整车车辆/轨道空间耦合动力学模型,基于此模型,发展相应的数值方法,分析计算高速运行状态下车轮椭圆化程度对车辆系统动态行为的影响,给出车速200～350km/h时车体横移、轮对横移、轮轨垂向力和轮重减载率等... 详细信息

建立考虑车轮椭圆化状态下的整车车辆/轨道空间耦合动力学模型,基于此模型,发展相应的数值方法,分析计算高速运行状态下车轮椭圆化程度对车辆系统动态行为的影响,给出车速200～350km/h时车体横移、轮对横移、轮轨垂向力和轮重减载率等关键指标,确定高速行车条件下车轮圆度的临界范围。数值结果分析表明,在车轮椭圆化的情况下,车辆系统动力学响应关键指标与行车速度、车轮的圆度以及轮对左右车轮椭圆形状的相位有密切联系。高速车轮椭圆化将导致车辆系统动力学性能的显著变化,随着车轮圆度的增大,车辆系统运行品质严重恶化,其横向稳定性和轮重减载率大大降低,从而减小车辆/轨道系统各部件使用寿命、增大脱轨风险。

关键词：高速列车车轮椭圆化车辆/轨道耦合动力学横向稳定性安全性

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轨下支承失效对直线轨道动态响应的影响

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力学学报 2008年第1期40卷 67-78页

作者：肖新标金学松温泽峰西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

建立了基于Timoshenko梁模型的车辆/轨道耦合动力学模型,分析轨下支承失效对直线轨道动态响应的影响.钢轨被视为连续弹性离散点支承上的无限长Timoshenko梁,通过假设轨道系统刚度沿纵向分布发生突变来模拟轨下支承失效状态.推导了考虑... 详细信息

建立了基于Timoshenko梁模型的车辆/轨道耦合动力学模型,分析轨下支承失效对直线轨道动态响应的影响.钢轨被视为连续弹性离散点支承上的无限长Timoshenko梁,通过假设轨道系统刚度沿纵向分布发生突变来模拟轨下支承失效状态.推导了考虑钢轨横向、垂向和扭转运动的轮轨滚动接触蠕滑率计算公式.利用Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论计算轮轨法向力及轮轨滚动接触蠕滑力.采用移动轨下支承模型的车辆/轨道耦合系统激振模式,考虑轨枕离散支承对系统动力响应的影响.通过新型显式积分法求解车辆/轨道耦合动力学系统运动方程,由数值分析计算得到不同轨下支承失效状态下直线轨道的动态响应.结果表明,轨下支承失效对直线轨道变形及加速度有显著的影响,随着失效轨下支承个数的增加,轮轨相互作用力和轨道部件的位移、加速度将会急剧增大,将加速失效区段线路状况的恶化.

关键词：铁道工程轨道车辆/轨道耦合动力学动态响应失效

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钢轨扣件失效对列车动态脱轨的影响

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交通运输工程学报 2006年第1期6卷 10-15页

作者：肖新标金学松温泽峰西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

建立了非对称车辆/轨道耦合动力学模型,分析轨道扣件失效对车辆动态脱轨的影响,考虑离散轨枕支承对车辆/轨道耦合作用的影响,通过假设轨道系统刚度沿纵向分布发生突变来模拟扣件组失效状态,推导了考虑钢轨横向和垂向以及扭转运动的轮轨... 详细信息

建立了非对称车辆/轨道耦合动力学模型,分析轨道扣件失效对车辆动态脱轨的影响,考虑离散轨枕支承对车辆/轨道耦合作用的影响,通过假设轨道系统刚度沿纵向分布发生突变来模拟扣件组失效状态,推导了考虑钢轨横向和垂向以及扭转运动的轮轨滚动接触蠕滑率计算公式,利用Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论计算轮轨法向力及轮轨滚动接触蠕滑力,采用新型显式积分法求解车辆/轨道耦合动力学系统运动方程,通过数值分析计算,得到轮轨横垂向力之比、轮重减载率、脱轨危险状态的持续时间和轮对踏面上轮轨接触点位置的变化。连续5个钢轨扣件不同程度失效对列车动态脱轨的影响的数值模拟结果表明,如果失效因子从0.8增大到1.0,即钢轨扣件经历从接近完全松脱到完全松脱,钢轨扣件失效对列车动态脱轨影响呈指数规律。

关键词：铁道工程列车轨道动态脱轨车辆/轨道耦合动力学失效

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车轮多边形化对车辆运行安全性能的影响

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交通运输工程学报 2011年第3期11卷 47-54页

作者：吴磊钟硕乔金学松李玲西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

用Timoshenko梁、Euler梁分别模拟钢轨、直线电机定子与反力板,用集中质量块、三维实体有限元分别模拟有砟轨道、板式轨道,建立了直线电机车辆/轨道耦合动力学模型,分析了2种轨道上不同磨耗程度车轮对轮轨法向力和脱轨系数的影响。计算... 详细信息

用Timoshenko梁、Euler梁分别模拟钢轨、直线电机定子与反力板,用集中质量块、三维实体有限元分别模拟有砟轨道、板式轨道,建立了直线电机车辆/轨道耦合动力学模型,分析了2种轨道上不同磨耗程度车轮对轮轨法向力和脱轨系数的影响。计算结果表明:当车辆以速度为60 km.h-1通过半径为300 m的曲线轨道时,在板式轨道上的轮轨法向力最小、最大值分别为55.34、112.53 kN,脱轨系数最大值为0.290,在有砟轨道上的轮轨法向力最小、最大值分别为60.70、123.00 kN,脱轨系数最大值为0.289;当车辆以速度为60 km.h-1通过半径为600 m的曲线轨道时,在板式轨道上的轮轨法向力最小、最大值分别为52.93、107.59 kN,脱轨系数最大值为0.064,在有砟轨道上的轮轨法向力最小、最大值分别为59.45、112.33 kN,脱轨系数最大值为0.071;当车辆以速度为90 km.h-1通过波长为100 mm的3种深度的凹坑时,在板式轨道上的轮轨法向力最小、最大值分别为49.54、114.36 kN,脱轨系数最大值为0.024,在有砟轨道上的轮轨法向力最小、最大值分别为50.19、134.29 kN,脱轨系数最大值为0.031。各种工况下的脱轨系数均在安全限度以内,不会引起脱轨。

关键词：车辆工程车辆/轨道耦合动力学多边形车轮安全性能直线电机有砟轨道板式轨道凹坑数值模拟

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Dynamical visualized simulation of vehicle running on the track

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Tiedao Xuebao/Journal of the China Railway Society 2002年第3期24卷 14-14页

作者： Ding, Guo-Fu Zhai, Wan-Ming Wang, Kai-Yun 西南交通大学列车与线路研究所四川成都 610031

机车车辆在轨道上运行是一个动力学过程，也是一个运动学过程。本文在数值计算的基础上，结合3维建模研究，提出了基于线路函数的动画关键帧车辆运动可视再现方法，研究了具体的线路插值方法，数据标识和关键帧的生成等。最后，在开发... 详细信息

机车车辆在轨道上运行是一个动力学过程，也是一个运动学过程。本文在数值计算的基础上，结合3维建模研究，提出了基于线路函数的动画关键帧车辆运动可视再现方法，研究了具体的线路插值方法，数据标识和关键帧的生成等。最后，在开发的仿真平台上运行，取得了较好的效果。

关键词：车辆/轨道耦合动力学计算机仿真可视化计算机动画

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复杂环境状态下高速列车脱轨机理研究

复杂环境状态下高速列车脱轨机理研究

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作者：肖新标西南交通大学

学位级别：博士

列车脱轨问题机理十分复杂,不确定的影响因素较多,是全世界铁路工业界难以解决的理论和技术问题。在车辆／轨道关键零部件失效和自然灾害等复杂环境状态下,高速列车运行安全性受到极大威胁,由其造成的重大脱轨事故并不少见。目前的车辆... 详细信息

列车脱轨问题机理十分复杂,不确定的影响因素较多,是全世界铁路工业界难以解决的理论和技术问题。在车辆／轨道关键零部件失效和自然灾害等复杂环境状态下,高速列车运行安全性受到极大威胁,由其造成的重大脱轨事故并不少见。目前的车辆／轨道动力学理论方法难以描述复杂环境状态下高速列车动态行为、脱轨发生的瞬态过程、脱轨特征和机理。同时,全世界高速列车脱轨判别准则和安全评估准则不统一不完善、不科学,甚至不合理。现有的脱轨准则只考虑单一或少数影响因素,且被独立运用到列车安全评估中。因此,复杂环境状态下高速列车脱轨机理和安全运行评估研究有待进一步深入。论文受国家自然科学基金项目“复杂环境下高速列车动态脱轨机理的研究(50875218)”、“高速列车运行安全的关键科学技术问题研究(50821063)”和“四川省科技计划项目(2010JY0070)”等项目的资助,主要开展了以下几方面的研究工作： (1)建立了较为完整的高速列车动态脱轨机理研究模型,并发展了相应的数值程序。模型主要由五个子系统组成,分别是车辆系统动力学模型、轨道系统动力学模型、轮轨空间动态接触模型、车辆／轨道耦合界面激励模式和脱轨安全域评判新体系。对复杂环境状态,根据其特性,作为高速列车／轨道耦合动态系统的广义边界特性,体现在高速列车动态脱轨机理研究模型中。 (2)改进了单节车和多节车车辆系统动力学模型。模型中,单节车辆由35个自由度的多刚体系统模拟;多节车辆考虑典型的8辆编组,每节车由42个自由度的多刚体系统模拟。忽略车辆系统所有部件的结构弹性变形,并假设车辆匀速运行,不考虑列车纵向的加、减速运动。车辆系统各连接部件简化为弹簧-阻尼连接单元,采用分段线性来模拟其非线性动力特性。 (3)改进了三层(钢轨-轨枕-道床-路基)有砟轨道动力学模型和三维实体有限元板式无砟轨道动力学模型。轨下结构纵向被离散,离散原则以各轨枕支点为基元,考虑轨道刚度纵向不均匀变化特性。钢轨视为连续弹性离散点支承的无限Timoshenko梁,考虑钢轨的横向、垂向和扭转振动。有砟轨道中,轨枕简化为Euler梁模型,考虑轨枕的垂向弯曲振动和横向刚体运动,道床简化为垂向离散等效质量块。每个支撑单元采用双质量(轨枕和道床)三层(钢轨-轨枕-道床-路基)弹簧-阻尼振动模型。无砟轨道中,轨道板用三维实体有限元单元模拟,钢轨扣件和CA砂浆层用周期性离散的粘弹性单元模拟。 (4)建立了轮轨空间动态耦合模型。模型中,轮轨接触点采用迹线法和最小距离法确定,考虑轨道系统动态响应和钢轨弹性变形对轮轨接触几何及轮轨耦合相互作用力的影响。轮轨法向力采用改进轮轨法向挤压量计算公式和Hertz非线性弹性接触理论求解。轮轨切向力采用Kalker线性理论计算,再以Shen-Hedrick-Elkins理论进行非线性修正。 (5)提出和采用“跟踪窗户(Tracking Window)"新型车辆／轨道耦合激励模式。模型中,假设车辆匀速运动,忽略车辆／轨道系统纵向振动特性,车辆相对钢轨不移动,而轨下支撑结构,包括钢轨扣件、轨下垫层、轨道板、轨枕、道床及轮轨系统不平顺沿行车相反方向作相对运动,运动速度和行车速度相同。 (6)补充完善了基于轮轨动态接触关系的轮轨接触点横向位置和车轮抬升量动态脱轨评判准则,提出和构建了脱轨安全域评判体系。其基本思想为,利用动力学模型计算各种关键因素对复杂环境状态下高速列车／轨道耦合系统动态响应的影响,结合几种常用的脱轨评价准则,确定不同评价准则下的脱轨安全界限,最终得到考虑多种影响因素及不同脱轨指标的列车脱轨与安全运行域,从而将其运用到高速列车的脱轨评价分析中。基于上述数值计算模型,针对复杂环境状态下高速列车脱轨问题,开展了轨道结构件失效、线路鼓胀、强风环境和地震环境等4方面的研究： (1)建立了轨道结构件失效下高速列车动态脱轨机理研究模型。计算分析了无砟曲线线路上,高轨、低轨和双侧扣件失效对车辆／轨道耦合系统动态响应和车辆脱轨安全性的影响,并对行车速度和扣件失效个数两个关键因素进行了脱轨安全性影响规律调查分析;计算分析了在有砟直线和有砟曲线线路上,轨下支撑失效对系统动态响应和车辆脱轨安全性的影响,对比分析了轨下支撑失效下脱轨临界工况和脱轨发生工况的车辆脱轨行为,调查分析了行车速度和扣件失效个数两个关键因素的影响规律,构建和分析了轨下支撑失效下高速列车的脱轨与安全运行域。 (2)建立了鼓胀状态下高速列车动态脱轨机理研究模型。计算分析了直线有砟和曲线有砟两种轨道类型,线路鼓胀对车辆／轨道耦合系统动态响应和车辆脱轨安全性的影响,对比分析了线路鼓胀状态下脱轨临界工况和脱轨发生工况的车辆脱轨行为,调查分析了鼓胀幅值、波长和行车速度等关键因素的影响规律,构建和分析了线路鼓胀下高速列车的脱轨与安全运行域。 (3)建立了强风状态下高速列车动

关键词：高速列车有砟轨道无砟轨道脱轨脱轨准则车辆/轨道耦合动力学动态脱轨模型扣件失效轨道鼓胀横风地震运行安全域

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地铁扣件系统静动力分析研究

地铁扣件系统静动力分析研究

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作者：尚红霞西南交通大学

学位级别：硕士

钢轨扣件是轨道的重要组成部件,其失效会加剧轮轨相互作用力,加速轨道和车辆结构各部件破坏,甚至危及行车安全。针对地铁线路两种常用扣件频繁发生弹条断裂现象,本文基于有限元方法和车辆/轨道耦合动力学理论,对弹条进行静态和动态行为... 详细信息

钢轨扣件是轨道的重要组成部件,其失效会加剧轮轨相互作用力,加速轨道和车辆结构各部件破坏,甚至危及行车安全。针对地铁线路两种常用扣件频繁发生弹条断裂现象,本文基于有限元方法和车辆/轨道耦合动力学理论,对弹条进行静态和动态行为进行系统分析,探究弹条断裂原因,为扣件弹条的设计、优化、安装、养护和维修等提供科学依据。主要工作和结论如下： (1)Ⅲ型和PR型扣件的大量现场安装和使用试验表明弹条断裂的根源是疲劳断裂。建立了Ⅲ型和PR型弹条扣件系统有限元模型,研究了Ⅲ型和PR型弹条不同安装状态和弹程对其扣压力和应力的影响。数值结果表明,弹条中肢插入铁垫板插孔长度对弹条的扣压力影响很小,但对弹条最大等效应力影响比较大；同时,随着弹条中肢插入铁垫板插孔长度的增加,弹条后端与铁垫板的接触状态由线接触转化为多点接触,使得弹条后端圆弧与铁垫板端部发生挤压,产生局部应力集中。弹条主要受到扭转和弯曲作用。随着列车的反复通过,弹条在应力集中处容易萌生裂纹,最终裂纹扩展导致弹条发生疲劳断裂。在线路运营维护中,应将弹条后端圆弧与铁垫板端部的距离严格控制在8～10mm范围内。 (2)从弹条的扣压力、最大等效应力、剪切应力和第一主应力角度出发,分析铁垫板端部圆角半径对III型弹条静态行为的影响,结果表明：将铁垫板插孔端部的优化圆角半径取为8mm左右,可以减小弹条过安装之后的应力集中。 (3)钢轨波磨对III型和PR型弹条动态行为影响明显,随着钢轨波磨幅值的增大及波长的减小,扣件系统作用力均大幅度增大,弹条最大等效应力大幅度增大。 (4)当地铁车辆运行速度分别为90km/h和120km/h时,III型和PR型弹条的某些共振频率与地铁线路典型波磨的通过频率相近,从而导致轨道系统共振发生,加速III型和PR型弹条的疲劳损坏。

关键词：地铁钢轨扣件弹条车辆/轨道耦合动力学失效钢轨波磨

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