高速列车运行安全性与桥梁防撞墙受力分析

描述：根据列车脱轨能量随机分析理论,实现高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车脱轨全过程分析,计算高速列车抗脱轨安全系数。在不考虑列车纵向冲击,仅考虑列车脱轨摇摆力作用下,推导出高速铁路桥梁防撞墙受力计算公式。结果表明:高速列车在设计车速下的抗脱轨安全系数为2.0以上,脱轨摇摆力为630kN,防撞墙所受到的撞击力为33 002.4kN。鉴于高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车运行安全性完全有保障,且即使有意外情况发生,防撞墙亦无法防止列车脱轨后冲出桥面,因此,建议取消防撞墙。

金温线武义江桥列车走行性与行车安全指标研究

描述：运用列车脱轨能量随机分析理论分析了金温线武义江桥列车走行性。计算结果表明尽管该桥横向振幅超过《检规》行车安全限值,但列车走行安全性、平稳性与舒适性有保障,在现行行车条件下,不需要对该桥采取加固或限速措施。对比超限桥梁横向振幅与《检规》行车安全限值可知,现有的桥梁横向振幅行车安全限值过于严格。基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了铁路桥梁行车安全指标分析方法。具体内容为:确定桥梁跨中横向振幅作为梁墩系统行车安全判别参数,计算找出保证列车安全、平稳及舒适运行的临界梁墩系统,计算出临界梁墩系统跨中横向振幅作为桥梁行车安全限值。算出了金温线武义江32 m预应力混凝土T形梁桥横向振幅行车安全限值为L/6200,研究成果已被金温铁路公司采纳。

列车-轨道(桥梁)系统横向振动稳定性分析

描述：论证列车脱轨力学机理是列车-轨道(桥梁)系统横向振动丧失稳定。基于系统运动稳定性能量增量分析方法,提出列车-轨道(桥梁)系统横向振动稳定性分析的能量增量判别准则:当列车-轨道(桥梁)系统横向振动极限抗力做功增量大于系统横向振动最大输入能量增量时,横向振动状态稳定;反之,系统横向振动状态不稳定;二者相等时,横向振动状态处于失稳临界状态。基于上述准则,提出系统横向振动失稳临界车速与容许极限车速分析方法,并结合实例证明方法的可行性。采用上述方法得到高速铁路板式无砟轨道列车失稳临界车速为607.5km/h,容许极限车速为486km/h,证明我国高速铁路运行安全度较高。

高速列车不同头部形状的气动性能研究

描述：就几种典型形状列车车头,在简化列车外形的情况下,针对高速列车不同运行速度下的气动阻力和升力进行计算.为计算阻力和升力系数,将三维雷诺平均化N-S方程(RANS)结合k-ε湍流模型,用有限体积法(FVM)将控制方程离散求解.用SIMPLE法耦合压力-速度场,通过解类Poisson方程,对压力迭代地修正.模拟计算结果显示采用向首部有收缩的头部形状可获得较好的空气动力学性能;综合考虑与权衡稳定性与机动性,在更高速情况下运行的列车宜优先采用向首部有收缩的头部形状.图7,参12.

货物列车编组对列车-桥梁系统空间振动的影响

描述：基于列车、桥梁空间振动分析模型,利用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,建立了列车-桥梁系统空间振动矩阵方程,采用Wilson-θ法求解.研究了5种不同货物列车编组对列车-桥梁系统空间振动响应的影响,得出了一些符合物理概念的桥梁振动响应时程曲线.研究结果表明:机车、车辆轴重是影响桥梁竖向振动位移的主因;空载货车作用下的车桥系统横向振动响应比重车的要大;全列空车编组及空重混编是影响列车-桥梁系统横向振动响应的不利编组,而全列空车编组更为不利;在进行桥上货物列车脱轨分析时,宜采用全列空车编组;通过改善列车编组的方法可以提高列车-桥梁系统振动性能.

列车-轨道(桥梁)时变系统横向振动稳定性与失稳临界车速分析方法

描述：基于不明原因列车脱轨机理与运动系统平衡状态稳定性分析的能量增量准则,提出了列车-轨道(桥梁)时变系统横向振动稳定性与失稳临界车速分析方法,确定了系统横向振动最大输入能量及其增量,计算了系统横向振动极限抗力做功及其增量,建立了系统横向振动稳定性评判准则,计算了系统横向振动失稳临界车速。通过算例,计算了高速列车-无砟轨道时变系统横向振动稳定性及控制高速列车安全运行的指标。计算结果表明:高速列车-无砟轨道时变系统横向振动的失稳临界车速为647.3 km.h-1,容许极限车速为517.84 km.h-1,抗脱轨安全度为1.85,因此,高速列车以350 km.h-1的车速在无砟轨道上运行是安全的。

一种无碴轨道动力学建模的新方法

描述：针对无碴轨道(以博格板式轨道为例)结构特点,提出横向有限条与板段单元动力分析新模型。将高速列车(以中华之星为例)的动车及拖车均离散为具有二系悬挂的多刚体系统,基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的对号入座法则,建立高速列车-无碴轨道时变系统竖向振动矩阵方程,采用Wilson-θ法求解。分别采用传统的静力模型和横向有限条与板段单元动力分析模型,计算并比较钢轨与博格板的静、动态竖向位移最大值,得出车速为200km/h时此系统竖向振动响应时程曲线。计算结果表明,钢轨与博格板的静、动态竖向位移最大值接近,计算值均在通常值范围内,说明所提出的新模型正确、可行。

横向有限条与无砟轨道板段单元的车轨系统竖向振动分析法

描述：研究高速列车-板式轨道时变系统竖向振动.高速列车(以1动+4拖为例)中的动车及拖车均离散为具有二系悬挂的多刚体系统.针对无砟轨道(以板式轨道为例)的结构特点,提出横向有限条与无砟轨道板段单元分析模型.考虑轮轨竖向位移衔接条件,基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,建立了此系统竖向振动矩阵方程,采用Wilson-θ法求解.比较了钢轨与轨道板竖向位移的静、动态响应,结果接近.得出200 km/h车速下此系统竖向振动响应时程曲线,计算波形及量值均符合物理概念.分析车速及轨道高低不平顺对此系统竖向振动响应的影响,此系统竖向振动响应随车速及轨道高低不平顺的增大而增大.计算结果表明,本文提出的模型正确、可行.