城市轨道交通桥梁列车制动力试验研究
城市轨道交通列车牵引制动性能集成测试平台设计与应用
城市轨道交通列车牵引制动性能集成测试平台设计与应用摘要:城市轨道交通列车是一种以电力驱动为主的动车组,是现代城市交通不可或缺的交通工具。
该动车组动力源为城市电网,电能进入系统后经过转化变为机械能,达到牵引列车,控制列车运行的目的。
在这其中列车牵引与制动系统是十分关键的单元,也是重要子系统。
城市轨道交通列车牵引与制动系统涉及计算机科学与技术、模拟科学技术、电力电子技术和软件工程等现代控制工程系统,系统结构复杂,组成构件繁多,在正式运营之前,必须对列车牵引制动系统性能进行测试试验,保障车辆运行安全稳定。
本文基于城市轨道交通列车牵引制动系统,设计了一套能够同时采集和处理数据的便携式性能集成测试平台,其中应用了各种交互界面和处理算法,使用便捷、简单,具有一定应用效果。
关键词:城市轨道交通;集成测试;牵引制动;数据处理城市轨道交通列车具有大容量、快速舒适、节能环保等优势,是现代城市交通体系重要组成。
早在20世纪20年代,就有学者对城市轨道列车展开大量研究,包括列车过渡条件理论研究、列车纵向动力学问题、线路轮廓计算、牵引力计算等,我国钢铁研究院也对列车系统动力学行为进行理论研究分析、数值模拟和工程应用,研发出第一个用于研究动力学细微仿真程序,以及开展列车牵引操作模拟研究的多质量列车计算模型。
南京理工大学等机构也开发设计出一款列车牵引制动测试系统,具备开展部分牵引、制动试验项目的功能,但仍存在部分不足,无法开展实车测试。
本文基于这些理论研究和实践成果,设计出一台城市轨道交通列车牵引制动性能集成测试平台,并进行应用验证。
1 城市轨道交通列车牵引制动系统运行原理城市轨道交通列车主要有两种传动形式,直流-直流和直流-交流,在列车发展进程中发挥重要作用。
其中,城市轨道车辆发展早期,直流-直流是列车主要传动形式,是一种先利用直流牵引驱动技术控制列车,在通过变电阻调速或斩波阻力控制直流机;。
现阶段,列车传动形式主要为直流-交流形式,与直流传动系统比较,电机结构较为简单,且调速范围更宽、功率因素更大、粘着系数更高。
城市轨道交通列车制动力的产生
城市轨道交通列车制动力的产生目前,城市轨道交通中除了橡胶车轮列车和磁悬浮列车等特殊交通系统外,绝大部分列车采用的是钢轨钢轮的走行方式。
因此,首先要来研究钢轨与钢轮之间的相互关系,以及它们在运行中的各种工况。
对由一根车轴与两个车轮组成,其在钢轨上运行时,一般承受垂直荷载、纵向荷载和横向荷载。
垂直荷载来自车辆对轮对的正压力,纵向荷载主要来自牵引及制动,横向荷载来自车辆的蛇行运动。
牵引时,牵引电动机通过传动机构将牵引动力传递给动车的动力轮对(动轮对),通过车轮和钢轨的相互作用产生使车辆运动的反作用力。
根据物理学中有关机械摩擦的理论,轮轨间的切向作用力就是静摩擦力。
而最大静摩擦力就是钢轨对车轮的反作用力的法向分力与静摩擦系数的乘积。
稳态前进的非动力轮对的车轮在不制动时,其纵向切向力平衡轴承阻力和蛇行时的惯性力。
因此,无论是动轮对还是从动轮对都存在着纵向切向力,它导致了轮轨之间的纵向相对运动。
但实际上,事情并非那么简单,动轮与钢轨间切向作用力的最大值与物理学上的最大静摩擦力相比要小一些,情况也更复杂一些。
在分析轨道车辆的轮轨关系时,通常必须引入两个十分重要的概念,即黏着和蠕滑。
一、黏着图为某城市轨道交通列车的动车以速度v在直线线路上运行时,它的一个动轮对的受力情况(图中忽略了其内部的各种摩擦阻力,为了更清楚地表示该图中的各种关系,我们把实际上相互接触的车轮与钢轨稍稍分开画出)。
在图中,Pi为作用在钢轨上的正压力,又称为轮对的轴重;Mi为牵引电动机作用在动轮对上的驱动转矩,可以用一对力(Fi′和Fi)形成的力偶代替。
力Fi′和Fi分别作用在轮轴中心的O点和轮轨接触处的O′点,其大小为:式中,Ri为动轮半径。
在正压力Pi的作用下,车轮与钢轨的接触部分紧紧压在一起。
Fi使车轮上的O′点具有向左运动的趋势,并通过O′点作用在钢轨上。
fi ′表示车轮作用在钢轨上的力,fi ′=Fi 。
由于轮轨接触处存在着摩擦力,车轮上O′点向左运动的趋势将引起向右的静摩擦力fi,即钢轨对车轮的反作用力,fi =fi ′。
轨道交通列车制动系统的性能评估与优化设计
轨道交通列车制动系统的性能评估与优化设计随着城市人口的增加和交通需求的不断增长,轨道交通系统在现代城市中扮演着越来越重要的角色。
而列车制动系统作为轨道交通运营安全的核心组成部分,其性能评估和优化设计显得尤为重要。
首先,我们需要对轨道交通列车制动系统的性能评估进行全面的分析。
制动系统的性能直接关系到列车的制动能力和运行安全。
我们可以从以下几个方面对其进行评估:1. 制动能力:制动系统应能够确保列车在规定时间内停下来,以保证列车的安全运行。
制动能力的评估应包括列车制动距离、制动力的大小和制动时间等方面的考虑。
2. 制动质量:制动质量包括制动过程中的舒适性、稳定性和平衡性等方面的考虑。
对于乘客来说,制动过程中的舒适性非常重要,应尽可能减少突然的减速和震动感,以提升乘客的出行体验。
3. 制动效能:制动效能是指制动系统能够在最短时间内获得最佳效果的能力。
评估制动效能包括制动响应时间、制动灵敏度和制动能耗等方面的考虑。
在对轨道交通列车制动系统的性能进行评估的基础上,优化设计成为必然的需求。
对于制动能力的优化设计,可以采用以下策略:1. 制动系统的扩展:增加制动阻力器和制动能力,提高制动系统的承载能力和制动性能。
通过增加制动器数量、改善制动方式等手段来提高制动效果,并减少制动距离。
2. 制动力的分配:合理分配制动力,确保列车在制动过程中的平衡性。
通过合理安排制动力的分配,可以减少列车的侧倾和不稳定现象,提升整体的制动能力。
3. 制动系统的自动化:引入智能制动控制系统,提高制动系统的反应速度和精度。
通过利用车载计算机和传感器等先进技术,实现对制动系统的自动控制和调节,提高整体的制动性能。
对于制动质量的优化设计,可以采用以下策略:1. 制动系统的调节:通过改进制动力的施加方式和时间,减少突然的减速和震动感。
可以采用渐进制动和分段制动等方式,使制动过程更加平稳,提升乘客的舒适度。
2. 制动力的控制:合理控制制动力的大小,避免制动过程中的过度制动。
试论城市轨道交通车辆再生制动原理
试论城市轨道交通车辆再生制动原理城市轨道交通车辆再生制动是指在列车行驶中通过转换系统将列车的动能转化为电能,并反馈给电网或电池进行储存,从而达到节能减排的目的。
下面将从原理、设备和效果三个方面进行详细介绍。
一、再生制动的原理再生制动利用列车制动时产生的动能来发电,实现能量的再利用。
当列车制动时,电机变为发电机,将动能转化为电能。
在传统的非再生制动中,电能会转化为热能通过制动电阻散失,而再生制动则将这部分电能通过转换系统反馈给电网或电池,实现能量的回收和储存。
再生制动的过程可以分为四个步骤:制动开始、制动增加、制动减小和制动停止。
当制动开始时,列车的动能开始转化为电能,电能通过逆变器经过滤波进行处理后,反馈给电网或电池进行储存。
随着制动力的增加,电能的回收效果也会越好。
当制动减小时,电能回收的效果也会相应减小。
在制动停止的过程中,列车将停止制动,转换系统也不再进行能量的回收。
二、再生制动的设备再生制动需要通过一些设备来实现,主要包括逆变器、滤波器、电池储能装置和转换系统等。
逆变器是一种将直流电转化为交流电的装置,可以将电机产生的直流电转化为交流电,以供电网使用或储存到电池中。
滤波器主要用于对逆变器输出的电能进行滤波处理,使得输出的电流更平稳,减少对电网的干扰。
转换系统是连接逆变器、滤波器和电池储能装置的关键部分,它负责将列车动能转化为电能,并将电能传输给逆变器进行处理,最后将处理后的电能反馈给电网或储存在电池中。
三、再生制动的效果再生制动可以在一定程度上减轻列车制动时的机械磨损,延长列车的使用寿命。
通过回收和利用制动时产生的电能,再生制动可以实现能量的再利用,节约能源。
根据实际的测试数据,再生制动可以降低列车能耗约10%至30%。
再生制动还可以减少空气污染物的排放,改善城市空气质量。
由于能量的回收和利用,再生制动可以减少列车制动时因制动电阻散失而产生的热量,降低了列车内部温度的上升,减少了空调设备的能耗和使用频率。
城市轨道交通制动系统
城市轨道交通制动系统1. 引言城市轨道交通成为现代城市中不可或缺的交通方式之一。
为了确保轨道交通的运行平安和顺畅,制动系统起到了至关重要的作用。
本文将介绍城市轨道交通制动系统的根本原理、组成局部和运行方式。
2. 制动系统的根本原理城市轨道交通的制动系统主要依靠摩擦力来减速列车。
当制动系统施加力使车轮和轨道接触产生摩擦力时,列车的运动能量将会转化为热能而减速。
制动系统的根本原理是通过施加摩擦力来阻滞列车的运动,并将运动能量转化为热能来减速。
3. 制动系统的组成局部城市轨道交通的制动系统一般由以下几个主要组成局部构成:3.1 制动盘制动盘是由特殊材料制成的转动部件,安装在轮轴上。
当制动系统施加力时,制动盘会与制动片接触,通过摩擦产生制动力。
3.2 制动片制动片是制动系统的主要摩擦元件,通常由高温耐磨材料制成。
制动片和制动盘之间的摩擦产生制动力,实现列车的减速和停车。
3.3 制动装置制动装置是控制制动片与制动盘接触的装置。
它由制动机构、传动装置和控制系统组成。
制动机构用于施加力使制动片与制动盘接触,传动装置用于传递制动力,而控制系统用于控制制动力的施加和释放。
3.4 减速器减速器是将列车的高速旋转转换为适合制动系统工作的适宜速度的装置。
它通常由齿轮传动系统组成,通过传动装置将高速旋转转换为低速旋转,然后由制动系统实施制动。
4. 制动系统的运行方式城市轨道交通的制动系统通常有以下几种运行方式:4.1 机械制动机械制动是通过物理力量使制动片与制动盘接触来实现制动效果。
例如,手动刹车系统就是一种常见的机械制动系统,司机通过踩下踏板来使制动片与制动盘接触以减速列车。
4.2 电子制动电子制动是通过电子设备来控制制动系统的工作。
例如,列车制动系统与列车控制系统相连,当列车控制系统检测到需要减速或停车时,它会向制动系统发送信号,制动系统便会施加制动力。
4.3 辅助制动辅助制动是指在列车制动过程中,通过其他手段来帮助制动系统减速。
城市轨道交通桥梁设计中的车辆制动力
城市轨道交通桥梁设计中的车辆制动力曹雪琴!)朱金龙")(!)同济大学桥梁工程系,"###$",上海;")同济大学工程力学与技术系,"###$",上海!第一作者,教授)!列车在桥上紧急制动的基本机理列车制动分一般制动(或称正常制动)与紧急制动两种。
列车的紧急制动对轨道、桥跨结构、支座以及墩台作用有纵向力,在城市轨道交通桥梁设计中必须加以考虑。
!"!闸瓦与车轮间摩擦系数(!!)单轮在制动状态时,闸瓦以法向力!压向轮缘,车轮与钢轨间有轴重"和纵向力#(图!)。
按动力学平衡有:!!!"#$"#%&’!(")则$’(!!!"#%&)/"(#)式中:#为车轮与轨道间纵向力;!!为闸瓦与轮缘间摩擦系数;$为轮对角减速度;%为车轮缘半径;&为车轮转动惯性矩。
图!单轮制动状态力学图式!由列车制动缸压力决定,在制动过程中,基本不变。
!!则与制动前速度’#以及制动过程中列车瞬时速度’有关。
由图"可知,在制动过程中随着车速’的降低,!!逐渐增大。
当车轮停止滚动瞬间,!!达最大值。
式(%)、(&)表示地铁车辆的!!值:!!’!(#$)%/("!!)#!*)(*’!"&$’(·)*";+"&$!()(+)!!’+!/("!!)*)(*"&$’(·)*";+"&$!()(&)制动煞停(’’#)时,式(%)、式(&)的!!值相等。
!"#车轮与轨道间粘着系数(#)图"!!(’###############################################关系曲线图)(地铁)速度在*#!+#,-/.;/(轻轨)主要作为郊区交通工具,速度也在*#!+#,-/.。
城市轨道交通车辆制动系统
城市轨道交通车辆制动系统1. 背景介绍城市轨道交通作为一种重要的公共交通工具,在现代城市中扮演着至关重要的角色。
为了确保城市轨道交通的安全性和可靠性,车辆制动系统是不可或缺的重要组成部分。
本文将对城市轨道交通车辆制动系统的原理、结构和功能进行详细介绍。
2. 制动系统的原理城市轨道交通车辆制动系统的原理是通过施加力量来减速或停止车辆运动。
在制动系统中,力量通常是由制动装置产生的。
制动力可以通过以下几种方式产生:2.1 机械制动力机械制动力是通过机械装置施加力来产生的。
常见的机械制动装置有摩擦制动器和齿轮制动器。
摩擦制动器通过增加两个物体之间的摩擦力来产生制动力,而齿轮制动器则通过齿轮之间的相互作用力来产生制动力。
2.2 液压制动力液压制动力是通过液压装置施加压力来产生的。
液压制动系统由液压液、液压泵、液压缸和制动器组成。
当驾驶员踩下制动踏板时,液压泵将液压液送入液压缸中,产生压力,将制动器施加在车轮上,实现制动功能。
2.3 电子制动力电子制动力是通过电子装置生成电信号来产生的。
电子制动系统使用信号传感器来检测车辆的速度和制动需求,并将信号传输给电子控制单元。
电子控制单元根据接收到的信号来控制电动机或电磁阀产生制动力。
3. 制动系统的结构城市轨道交通车辆制动系统通常包括以下几个组件:3.1 制动器制动器是车辆制动系统的核心部件,用于产生制动力并将其传递到车轮上。
常见的制动器包括摩擦制动器、齿轮制动器和电子制动器。
3.2 控制系统控制系统用于监测车辆的制动需求,并控制制动器的工作。
控制系统可以是机械、液压或电子控制系统,具体取决于车辆制动系统的类型和设计。
3.3 辅助系统辅助系统包括供电系统、供油系统和供气系统等。
供电系统为制动器和控制系统提供所需的电力,供油系统为液压制动系统提供液压液,供气系统为空气制动系统提供压力。
3.4 监测系统监测系统用于检测车辆的制动状态和性能。
通常包括制动压力传感器、车速传感器和制动温度传感器等。
城市轨道交通领域列车制动力管理应用技术
1 制动力管理方案现 状
在 以 往 的 项 目 中 电 制 动 管 理 是 由 制 动 系 统
( B C U ) 进行管理 , 具体控制方案如下 : ( 1 ) 网络系统( T c M s ) 根据来 自司控器手柄或信 号 系统 ( A T O ) 的指令信号 产生控制指令 , 通过 M V B
近年随着 国内外城轨市场 的蓬勃发展 ,城轨 网
控制技术的提 高来使关键部件 的使 用寿命及效率提 待 2 4 2 m s 才能接收到 D C U反馈的实际电制动力。 如
升【 2 ] 。在此背景下 , 制动系统( B C U ) 对气制动 、 电制动 果 列 车在 运 行 过程 中 , 制动 级 位变 大 , B C U不 能及 时 的传统控制方案 已经不能满足要求 ,为了尽量减少 等到 D C U新 的实际电制动力反馈值 , 导致 B C U的电 列 车在高速运行 时施加气 制动 , 减少 闸瓦 的磨耗 , 需 制动申请值会经常大于电制动反馈值 ,造成气制动 要一种更加精准的制动力控制方案。 频 繁施 加 。
由于制动力信号转发传输存在很大延时 ,加上 气制动在施加后不能立 即撤销 ,每 当制动级位发生
加剧制动缸压缩空气 的消耗 , 相应增加 了空 ( 4 ) T c M s 传输列车 的总制动力 、 各D C U实际再 的磨耗 ; 气压缩机的打风频率和打风时间。 生制动力及各 D C U的工作状态给 B C U ; 同时 , 采用 B C U管理 电制动 , 从 司控 器或 A T O ( 5 ) s o u根据总制 动力和来 自T C MS转 发 的 实 发 出制动指令到 D C U开始施加电制动共需要 6 个步 步1 到步 6 ) , 所需时间至少 为 3 4 2 I l l s , 列车制动 数据传 输流程如下 ( 通信周期为 当前项 目应用 骤 ( 响应 时间 也较 慢 。 通 用 周期 ) : 际再生制动力计算和控制是否施加空气制动力。
城市轨道交通运营期桥梁动载试验实施与分析
城市轨道交通运营期桥梁动载试验实施与分析发表时间:2020-12-03T12:31:21.527Z 来源:《科学与技术》2020年第21期作者:王琦沈龙乐[导读] 城市轨道交通桥梁动载试验是基于桥梁变形、应变等实时量测,分析桥梁结构性能, 评估结构安全、预防结构倒塌等重大安全事故。
本文通过某城市轨道交通运营期桥梁动载试验,探究动载测试项目王琦沈龙乐广州地铁集团有限公司广东广州 510335摘要:城市轨道交通桥梁动载试验是基于桥梁变形、应变等实时量测,分析桥梁结构性能, 评估结构安全、预防结构倒塌等重大安全事故。
本文通过某城市轨道交通运营期桥梁动载试验,探究动载测试项目,分析动载检测数据,评估运营桥梁状态并针对性进行维养。
关键词:城市轨道交通桥梁运营期动载试验引言:桥梁施工经济、快速,是城市轨道交通尤其市域线、远郊线主体结构的重要组成部分,在北京、上海、广州、深圳、重庆等各大城市地铁中广泛采用。
随着使用年限增长, 桥梁劣化出现病害, 对结构运营安全造成潜在危害。
而城市轨道交通桥梁列车频次高、车—轨—桥相互作用力大,夜间作业时间短等特点,决定了其检测与评估须专项制定与组织。
动载试验可分析桥梁结构工作性能,又能最大限度地保持正常运营少受干扰。
利用列车行驶中桥梁结构的振动与变形,从宏观判断桥梁结构的整体刚度、动力响应以及运营性能,是适用于轨道交通桥梁检测与评估的有效手段。
一、城市轨道交通桥梁动载试验的目的轨道交通高架桥荷载具有轮轨交通共有特征,即轴重、轴距有规律地排列及其对桥梁相对有规律地作用。
桥梁在持续动荷载作用下的受力状态,其振动问题影响因素复杂,单纯理论分析难以匹配现场实际情况,需用理论和实测相结合的方法进行分析。
而桥梁的动力特性是评定桥梁承载能力状态的重要参数。
桥梁在实际列车动载作用下产生振动,测定桥梁结构的频率等固有参数以及动位移等动力响应参数的检验项目,从宏观判断桥梁结构的整体刚度、动力性能并合理评价。
城轨车辆救援工况下的牵引力及制动力控制分析与研究
城轨车辆救援工况下的牵引力及制动力控制分析与研究作者:曹增明周利彭驹来源:《科技风》2019年第11期摘要:本文在阐述城轨车辆连挂救援工况牵引力及制动力控制方案的基础上,分析了当前城轨车辆连挂工况牵引力及制动力控制方案存在的主要问题,并重点就城轨车辆连挂工况下的牵引力及制动力控制方案优化进行了分析和研究。
关键词:城轨车辆;牵引制动力;连挂控制1 城轨车辆连挂控制方案城轨车辆的连挂功能通常用于重联运营、牵引调车或在其他紧急救援工况下与共线运营的其他列车进行连挂,列车与列车间的连挂通常通过车钩来实现机械连接和空气管路连接、通过车钩或者连接器来实现电气连接等,详见下图所示:目前城轨车辆普遍采用的车钩机械钩头通常采用35型车钩,其抗压载荷(屈服强度)约为850kN、抗拉载荷(屈服强度)约为1250kN。
2 城轨车辆连挂救援控制方案分析2.1 城轨车辆救援工况下的牵引力和制动力分析以上海16号线项目车辆为例进行城轨车辆连挂工况下的牵引力和制动力分析:AW3工况下Tmc车重64.6t,M车重65.243t,三节编组列车整车重194.443t,六节重连列车整车重388.886t;AW3、40‰坡道牵引工况下,按列车最大平均启动加速度值为1.0m/s2计算,一列六节编组列车救援一列六节编组列车上坡所需牵引力约为1171.474kN。
AW3、40‰坡道工况下,按列车最大平均减速度值为13m/s2计算,一列六节编组列车救援一列六节编组列车下坡紧急制动所需制动力约为1275.19kN。
2.2 城轨车辆救援工况牵引和制动力控制方案分析由以上分析可知:(1)在AW3、加速度1.0m/s2、40‰坡道工况下,一列六节编组列车救援一列六节编组列车上坡所需牵引力约为1171474k>车钩最大抗压载荷(屈服强度)850kN,已超出车钩的可承受范围;(2)在AW3、减速度1.3m/s2、40‰坡道工况,一列六节编组列车救援一列六节编组列车下坡紧急制动所需制动力约为1275.19kN(故障车可以施加制动)>车钩最大抗拉载荷(屈服强度)1250kN,已超出车钩的可承受范围;(3)在AW3、加速度1.0m/s2、40‰坡道工况下,一列六节编组列车救援一列六节编组列车上坡过程中施加减速度为1.3m/s2的紧急制动,车钩所承受的力将远远超过车钩的可承受范围。
地铁牵引制动实验报告
地铁牵引制动实验报告1. 实验目的本实验的目的是通过实际操作地铁车辆,了解牵引制动系统的工作原理,并掌握制动距离与制动时间的测量方法,以提高地铁的运行安全性。
2. 实验材料与仪器- 地铁车辆- 牵引制动系统- 计时器- 数据记录表3. 实验原理地铁的牵引制动系统是通过电气信号控制牵引和制动器的工作,从而实现车辆的运动控制。
在牵引模式下,电动机带动车轮转动,使整个车辆向前运动;在制动模式下,制动器起到阻止车轮旋转的作用,使车辆减速或停车。
在本实验中,我们主要关注制动模式下的制动距离和制动时间的测量。
制动距离是指地铁从开始制动到完全停下所需行驶的距离;制动时间是指地铁从开始制动到完全停下所需的时间。
4. 实验步骤1. 将地铁车辆停放在平坦的轨道上,并确保周围没有障碍物。
2. 检查牵引制动系统的工作状态,确保制动器处于正常工作状态。
3. 根据实验要求,选择适当的速度进行制动实验。
4. 在制动开始的瞬间,启动计时器,并开始记录时间。
5. 当地铁完全停下后,停止计时器,并记录制动时间。
6. 使用测量工具测量地铁的制动距离,并记录数据。
7. 将实验数据整理并填入数据记录表中。
5. 实验数据与分析实验编号初速度(m/s)制动距离(m)制动时间(s)-1 10 50 3.52 15 75 4.23 20 100 4.9通过对实验数据的分析,我们可以发现随着初速度的增加,制动距离和制动时间都有所增加,这是由于初速度较大时,车辆的惯性较大,制动所需的力和时间也相应增加。
6. 实验结论通过本次实验,我们对地铁车辆的牵引制动系统有了更深入的了解。
我们学会了如何测量制动距离和制动时间,并掌握了制动距离和制动时间与初速度之间的关系。
这对地铁的运行安全性具有重要意义,能够为地铁运营提供有效的参考数据。
7. 实验总结本次地铁牵引制动实验不仅加深了我们对地铁车辆的运行原理的理解,还提高了我们实际操作的能力。
通过实验,我们发现了制动距离和制动时间与初速度之间的关系,并得出了相应的结论。
城市轨道交通桥上制动附加力ANSYS辅助研究
城市轨道交通桥上制动附加力ANSYS辅助研究【摘要】城市轨道交通中的梯形轨枕具有分散动荷载和良好减振效果,但对于桥上梯形轨道无缝线路制动附加力的研究相对较少。
本文以5×30m双线简支箱梁为例,建立空间模型,研究梯形枕轨道在制动力工况下的纵向位移和纵向力。
有载侧钢轨制动附加力在桥台位置处较大,最大制动附加拉力为133.123kn,最大制动附加压力为83.142kn,最大钢轨附加位移为2.474mm。
无载侧与有载侧钢轨制动附加力与附加位移区别较大,无载侧最大制动附加拉力为40.012n,最大制动附加压力为41.002kn,最大钢轨附加位移为0.976mm。
【关键词】城市轨道交通;制动附加力;ansys随着现代科学技术的发展,有限元分析已在结构工程中得到了广泛应用。
本文通过有限元分析软件ansys建立了轨-枕-桥三维实体有限元模型进行地铁高架桥上制动附加力分析研究。
1.建立模型1.1 单元的选取本文以5×30m双线简支梁桥为例,建立三维实体有限元分析模型,考虑路基段的影响,建立模型时路基段钢轨的长度左右各取100m,消除边界效应。
其中单元的选取如下:实体单元,solid45单元模拟桥梁及梯形枕。
梁单元,选取beam4单元来模拟钢轨、梯形枕及桥梁的刚臂单元,选取beam188来模拟钢轨。
弹簧单元,选取combin14单元来模拟扣件及弹性支承的垂向变形。
选取combin39单元来模拟枕下弹性支承及凸形挡台胶垫刚度的纵向阻力。
力学模型示意图如图1所示。
图1 纵向力学模型示意图1.2 构件参数1.2.1 钢轨本模型采用60轨,基本参数如表1所示。
1.2.2 轨枕本文模型中的选取的轨枕为梯形枕(单侧)的长×宽×高分别为6.15m×0.16m×0.165m,整片梯形枕的宽为1.972m,连接钢管的直径为0.08m,壁厚为7mm,连接钢管距离纵梁端部为575mm。
城市轨道交通列车-桥梁系统动力响应数值分析及现场测试
北京市地铁运营公司建立了土建设施监控生产 管 理 信 息 平 台 ,利 用 信 息 化 管 理 手 段 ,实 现 数 据 的 集 中管理,完善养护维修处置体系,提高监督力度,改善 地铁运营安全环境。图 1所示为北京轨道交通桥梁监 测系统,通过布置各种传感器对梁体裂缝、跨中挠度、 加 速 度 等 内 容 进 行 实 时 监 测 ,以 便 及 时 发 现 异 常 情 况,确保桥梁结构的安全性。为了验证监测系统采集 数 据 的 可 靠 性 ,北 京 地 铁 公 司 联 合 多 所 高 校 、科 研 院 所对北京地铁 5号线的多座高架桥振动响应进行现场 测试,并结合车‐桥动力相互作用分析模型,对 桥 梁 的
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第4期
王 少 钦 ,等 :城 市 轨 道 交 通 列 车 -桥 梁 系 统 动 力 响 应 数 值 分 析 及 现 场 测 试
关键词 桥梁;列车;振动响应;安全性;平稳性 :
中图分类号 U441+.3;U448.21+3 文献标志码 A
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DOI:10.16385/ki.issn.1004-4523.2021.04.016
文章
编
号 :
1004-4523(2021)04-0790-09
引言
伴 随 着 北 京 、上 海 、广 州 等 大 城 市 经 济 的 高 速 发 展 和 人 口 的 迅 速 增 长 ,广 大 市 民 对 公 共 交 通 的 需 求 日 益 提 升 。 城 市ห้องสมุดไป่ตู้轨 道 交 通 以 其 安 全 、快 速 、准 时 、环 保等特点逐渐成为市民出行的首选交通工具,也是中 国解决城市交通拥堵、环境污染等问题的一项重要举 措 。 在 城 市 轨 道 交 通 建 设 过 程 中 ,由 于 成 本 、既 有 线 路 、河 流 、建 筑 物 等 因 素 的 限 制 修 建 了 大 量 高 架 桥 线 路,桥梁结构在长期环境腐蚀和列车移动荷载反复作 用 下 ,结 构 安 全 性 及 耐 久 性 将 会 受 到 较 大 影 响 ,在 轨 道交通系统的运营过程中需要格外关注。
大跨度公铁两用斜拉桥列车制动力作用下结构响应研究
大跨度公铁两用斜拉桥列车制动力作用下结构响应研究吕龙;李建中【摘要】以某一正在设计的大跨度公铁两用斜拉桥为背景,利用非线性动力时程分析方法,分析了塔梁间设置黏滞阻尼器时,在列车制动力作用下结构动力响应,并与未设置黏滞阻尼器情况下的结构响应进行比较。
分析结果表明,在塔梁间设置黏滞阻尼器能有效地降低在列车制动力作用下梁端及塔梁相对位移,结构受力也有所改善。
%Based on a highway and railway cable-stayed bridge under design, dynamic responses of the struc-ture were analyzed under train braking forces by the nonlinear dynamic time-history analysis method. Viscous dampers were installed between the tower and girders for this bridge. Results were compared for models with viscous dampers and without viscous dampers. It is indicated that the displacements on the beam end and rela-tive displacements between tower and beam were reduced effectively by installing dampers between tower and beam.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】7页(P47-53)【关键词】公铁两用斜拉桥;非线性;动力时程分析方法;黏滞阻尼器;列车制动力【作者】吕龙;李建中【作者单位】同济大学桥梁工程系,上海 200092;同济大学桥梁工程系,上海200092【正文语种】中文1 引言随着桥梁跨径不断增加,斜拉桥不断涌现,斜拉桥常常受地震、风、列车制动力等动力荷载控制,斜拉桥结构体系对结构动力反应有显著的影响[1]。
城市轨道交通列车制动问题研究
2. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co. ,LTD,Wuhan 430063,China)
第 11 卷 第 6 期 2011 年 1 2 月
交通运输系统工程与信息
Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology
文 章编号: 1009-6744( 2011) 06-0093-05
Vol. 11 No. 6 December 2011
1
+ 0. 000
428v2
+
ij
( 10)
根据式( 9) 、式( 10) ,在列车重量为 300 t、制
动力利用率为 1 的条件下,对应于不同的列车制动
初速 度,制 动 距 离 随 坡 度 变 化 的 关 系 曲 线 如 图
1 所示.
对图 1 进行分析,列车制动距离随制动初速度
及下坡道 坡 度 的 增 加 而 增 加,当 制 动 初 速 度 一 定
computation and result analysis,the influences form the factors are identified,namely,gradients of rail
lines,weights of trains,utilization ratios of braking force,speeds of trains at their initial brakes. The study
铁路桥梁列车制动力的试验研究与计算分析
图2 Fig.2
高磷闸瓦摩擦因数试验曲线
ϕ k (v) = (0.480 + 0.0275v) (1 + 0.2v)
B′ = mt K(t) ⋅ ϕk (v)
车体的制动减速度不一致 使列车在制动过程中 相邻车体之间始终存在随机碰撞 i 号车体上的减 速度 ai (t ) 平均减速度 a (t ) 及 i = a (t ) + ∆ai (t )
(1)
(5)
实际上是列车随机量 ∆ai (t ) 受多种复杂因素的 影响 无法进行估计 消除 ∆ai (t ) 的有效途径是在 同样条件下进行大量的重复试验 这样 试验均值 将随试验次数的增大逐渐逼近数学期望值 其代价 是耗费大量的人力物力 因此 只用试验的方法研 究不同条件下的制动力问题是困难的 必须结合建 立制动过程中单元车体的数学力学模型 进行动力 计算 才是研究桥梁制动力机理的最好方法 若在列车的某一车体上安放加速度传感器 根 据传感器测得到列车制动力时程及最大值 计算公 式为
ai (t ) 加速度传感器所在车体(设
为第 i 号)的减速度时程 根据(3)式结果及列车重力 W 制动力率 θ
θ = Tmax / W = a / g
制动轮对受力简图
就可得出最大 (4)
Fig.1
Brake wheel with internal and external forces
各外力对轮轴轴心的力矩平衡方程为 K ⋅ϕk ⋅ r − b ⋅ r − J ⋅α = 0 式中 b 为轮轨间摩擦力 轮对转动惯量
0.4
拟合曲线
0.3 ki fϕ ki 0.2 0.1 0.0 0 v i 20
试验值
摩 擦 系 数
摩擦因数
城市轨道交通列车制动力
城市轨道交通列车制动力人为地使运动物体减速或阻止其加速叫作制动,对于城市轨道交通列车来说,为了使运行着的列车能迅速地减速或停车,必须对它施行制动;为了防止列车在下坡道上运行时由于重力作用导致速度增加,也需要对它施行制动;同时为避免停放的车辆因重力作用或风力吹动而溜走,也要对它施行制动(称为停放制动)。
因此,制动系统对保证列车安全和正点运行具有极其重要的意义。
列车制动力是由制动装置产生的与列车的运行方向相反、阻碍列车运动并且司机可以根据需要或由自动驾驶装置控制和调节的外力。
制动力和列车运行阻力虽然都阻止列车的运动,但是制动力是人为的和可控的。
所以,在列车制动减速过程中,尽管运行阻力也在起作用,但起主要作用的是列车制动力。
一、制动功率与制动能力从能量的观点看,制动的实质就是将列车所具有的动能转移出去,制动系统转移动能的能力称为制动功率。
在一定的制动距离条件下,列车的制动功率是其速度的三次函数。
列车的最高运行速度虽然与其牵引功率有关,但也受其制动能力的限制。
列车的制动能力是指制动系统能使其在规定的制动距离内安全停车的能力。
按照城市轨道交通列车的运行规程,列车在非常情况下的制动距离(紧急制动距离)不得超过某一规定值。
例如,地铁规定的紧急制动距离一般为180 m。
这个距离要比启动加速距离短得多,因此列车的制动功率要比驱动功率大5~10倍。
二、制动的类型根据不同的分类方式,制动可分为黏着制动和非黏着制动、摩擦制动和非摩擦制动。
踏面(闸瓦)制动、盘形制动、电阻制动、再生制动和液力制动都需要通过轮轨黏着来产生制动力,故习惯上把它们归为一类,称为黏着制动。
轨道电磁制动(包括摩擦式和涡流式)和翼板制动都不需要通过轮轨黏着来产生制动力,故习惯上把它们归为一类,称为非黏着制动。
在各种制动中,踏面(闸瓦)制动、盘形制动、轨道电磁制动等都通过摩擦来产生制动力,所以有时也把它们统称为摩擦制动;把其他不通过摩擦来产生制动力的统称为非摩擦制动,如轨道涡流制动。
地铁车辆制动系统关键技术研究
地铁车辆制动系统关键技术研究
地铁车辆制动系统是地铁运行中的关键部件,保证了地铁行车的安全和稳定。
此文将
对地铁车辆制动系统的关键技术进行研究。
地铁车辆制动系统的关键技术主要包括刹车力矩控制、刹车盘与刹车钳、刹车片材料
和制动控制系统等。
刹车力矩控制是地铁车辆制动系统的核心技术之一。
通过控制刹车力矩的大小,可以
实现地铁车辆的快速制动或缓慢停车。
在设计刹车力矩控制系统时,需要考虑车辆的速度、负载和路况等因素,确保刹车力矩的准确控制。
刹车盘与刹车钳的设计也是地铁车辆制动系统中的关键技术之一。
刹车盘需要具有良
好的散热性能和耐磨性能,以保证长时间高速运行时的刹车效果和使用寿命。
刹车钳的设
计要合理,确保能够正确捕捉刹车盘并施加适当的刹车力。
刹车片材料也是地铁车辆制动系统的关键技术之一。
刹车片材料需要具备良好的摩擦
性能和耐磨性能,以确保在刹车过程中产生足够的摩擦力并保持稳定的刹车效果。
刹车片
材料还需要考虑到环保性能,尽量减少对环境的污染。
总结地铁车辆制动系统的关键技术研究,刹车力矩控制、刹车盘与刹车钳、刹车片材
料和制动控制系统是其中的重要内容。
通过对这些关键技术的研究,可以提高地铁车辆制
动系统的性能和安全性,保障地铁运行的顺利进行。
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得 到 车 体 最 大 减 速 度 、 效 制 动 力 及 钢 轨 附 加 力 。测 试 结 果 显 示 : 轨 制 动 附 加 力 远 小 于 高 速 铁 路 无 缝 线 路 桥 有 钢 梁 , 上 部 结 构 采 用 槽 形 梁 可 显 著 减 小 挠 曲附 加 力 ; 大 轨 面 制 动 力 率 为 0 1 , 效 制 动 力 率 为 0 1 , 面 制 动 且 最 . 3有 .0轨 力 率 按 现 行规 范 取 0 1 . 于 安 全 。建 立 梁 轨 相 互 作 用 有 限元 模 型 , 算 试 验 荷 载 下 钢 轨 附 加 力 , 测 试 值 与 理 5偏 计 将
城 市轨道交通桥梁列车制动 力试验研究
吴 亮秦 , 吴 定 俊 , 李 奇
( 济大学 桥梁工程系 , 海 同 上 209) 0 交 通 桥 梁 列 车 制 动 力 及 其传 递 规 律 , 某 新 建 高 架 标 准 跨 槽 形 梁 上 进 行 列 车 制 动 试 验 , 为 在
( p r me to i g De a t n fBrd e Eng n e i g, o gi ie s y S a g a 2 0 9 , hn ) i e rn n j Un v ri , h n h i 0 0 2 C ia T t
Absr c :Fi l e t r o uc e o i e tg t h a i f r e a t r ns s i n m e h nim n he ta t e d t s s we e c nd t d t nv s i a e t e br k ng o c nd is t a mi so c a s o t t ou ide fa ne y bui t n r s a i d t u e n u ba a lt a i r i . Th a ur d d t n— hr gh g r r o wl l s a da d— p n v a uc nd ra r n r i r nstt a n t e me s e a a i c u h a i u l giud na e e e a i nsoft a d l de t e m x m m on t i ld c l r to he c rbo y,e f c i e b a n or e tt ir t nd a di fe tv r ki g f c sa he p e op a d — ton ll ng t di lf r e n s e lr is Th e u t h w sf lows i a o iu na o c s i t e a l. e r s ls s o a o l :The a d to ll g t i a or e o — d ii na on iud n lf c s f r ur b n r i t a i rd sa e muc e s t n t s o gh s e d r i y brd s hea dii na e i g f c s i a al r nstb i ge r h l s ha ho ef rhi — p e al wa i ge ;t d to lb nd n or e n r is c n be sg fc nty r d e d p i he ne t pe t ou h g r r a he s al a i niia l e uc d by a o tng t w y r g ide s t upe s r t r ;t a i u r t uc u e he m x m m b a n or e r to a d t e e f c i e b a n o c a i r . 3 a .1 e pe tv l r ki g f c a i n h fe tv r ki g f r e r to a e 0 1 nd 0 0 r s c i e y;t r s as fi ints f — he ei u fc e a e t r n f r t e r ki or e r to ( .1 y ma gi o h b a ng f c a i 0 5) s e ii d n Cod o s g f M e r ( p cfe i e f r De i n o to GB5 5 — 2 O . Th 01 7 O 3) e t a k brd n e a ton mod lwa s a ls e o c l u a e t dd to a on t i lf r e n r is nd r t e r c — i ge i t r c i e s e t b i h d t a c l t he a ii n ll giud na o c s i a l u e h t s o ds The c l ult d r s t g e l wih t e t s e u t .Fu t r c l u a i s i ia e t tt fe — e tl a . a c a e e uls a r e we l t h e tr s ls r he a c l ton nd c t ha he e f c tv a n or e r to i c e s s wih t o giu i ls if s ft e n he e f c i a n or e r to i e br ki g f c a i n r a e t hel n t d na tfne so hepir a d t fe tvebr ki g f c a i s may r ng r m 0 o 0 5 f i pl u or e b n r i ta i i ge t omm o p ns a e f o 0. 9 t .1 orsm y s pp t d ur a a l r nstbrd s wih c ns a . Ke r :ur n r i t a st r ki g t s ;ma m um a i or e r to;e f c i e b a n o c a i y wo ds ba al r n i ;b a n e t xi br k ng f c a i fe tv r ki g f r e r to;a d — d i
Ex r m e tS u y o a ng Fo c o b n Ra lTr nst Br d e pe i n t d n Br ki r e f r Ur a i a i i g
W U a g qn。 W U n — n。 LI Li n — i Digj u Qi
论 计 算 值 进 行 比较 , 者 吻 合 较 好 。 计算 结果 表 明 : 效 制 动 力 率 随 墩 顶 纵 向 刚 度 增 大 而 增 大 , 常 用 跨 度 简 支 二 有 对
梁 , 效 制 动 力 率 可从 0 O ~ O 1 有 . 9 . 5范 围 内选 取 。 关 键 词 : 市 轨 道 交 通 ; 动 试 验 ;最 大 制 动力 率 ; 效 制 动 力 率 ; 向附 加 力 城 制 有 纵 中 图分 类号 :U2 1 3 1 . 文献标志码 : A d i1 . 9 9ji n 1 0~3 0 2 1 . 30 5 o :0 3 6 /.s .0 18 6. 0 2 0 . 1 s
第 3 4卷 第 3期 20 12年 3月
铁
道
学
报
Vo1 4 .3 M ac rh
No 3 . 2 2 O1
J RNAL 0F THE CHI 0U NA RAI W AY OCI L S ETY
文 章 编 号 :1 0 —3 0 2 1 ) 30 8 — 6 0 18 6 ( 0 2 0 — 0 80