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双层集装箱重车重心高度对运行安全性的影响

郎茂祥 彭永昭 刘春启

郎茂祥, 彭永昭, 刘春启. 双层集装箱重车重心高度对运行安全性的影响[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 41-47. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.007
引用本文: 郎茂祥, 彭永昭, 刘春启. 双层集装箱重车重心高度对运行安全性的影响[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 41-47. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.007
LANG Mao-xiang, PENG Yong-zhao, LIU Chun-qi. Influence of gravity center height on running safety of loaded double-stack container car[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 41-47. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.007
Citation: LANG Mao-xiang, PENG Yong-zhao, LIU Chun-qi. Influence of gravity center height on running safety of loaded double-stack container car[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 41-47. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.007

双层集装箱重车重心高度对运行安全性的影响

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.007
基金项目: 

国家自然科学基金项目 60870014

详细信息
    作者简介:

    郎茂祥(1969-), 男, 山东高唐人, 北京交通大学教授, 工学博士, 从事现代货物运输技术与管理研究

  • 中图分类号: U292.926

Influence of gravity center height on running safety of loaded double-stack container car

  • 摘要: 根据多刚体动力学理论, 运用SIMPACK仿真软件分别建立了一定装载工况和运行工况下双层集装箱车辆的单车动力学仿真模型和四车动力学仿真模型。基于铁路车辆运行安全评价指标及其标准, 将模型仿真结果与双层集装箱列车实际运行试验的结果进行了对比分析, 研究了重车重心高度与运行安全性的关系, 给出了合理的双层集装箱重车重心限制高度。仿真结果表明: 随着双层集装箱重车重心高度的增大, 轮轴横向力、轮重减载率与脱轨系数增大, 最先达到安全限度的是脱轨系数; 在最不利装载工况下, 安全的重车重心高度限值为2 480 mm。

     

  • 图  1  单车模型

    Figure  1.  Single-vehicle model

    图  2  四车模型

    Figure  2.  Four-vehicle model

    图  3  重心无偏移时的运行指标变化曲线

    Figure  3.  Dynamic index change curves without deviation of gravity center

    图  4  重心横向偏移100 mm时运行指标变化曲线

    Figure  4.  Dynamic index change curves with lateral deviation of 100 mm for gravity center

    图  5  重心纵横向均偏移时运行指标变化曲线

    Figure  5.  Dynamic index change curves with lognitudinal and transverse deviations of gravity center

    表  1  车辆组成部件及自由度

    Table  1.   Vehicle components and degrees of freedom

    部件名称 轮对 承载鞍 侧架 摇枕 车体
    数量 4 8 4 2 1
    自由度 4×6 8×1 4×6 2×2 1×6
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    表  2  装载工况

    Table  2.   Loading conditions

    装载工况 箱货总重心横向偏移量/mm 两转向架负载差/t 箱货总质量/t 重车质量/t 重车重心高度/mm
    1 0 0 78 100 2 100
    2 0 0 78 100 2 200
    3 0 0 78 100 2 300
    4 0 0 78 100 2 400
    5 0 0 78 100 2 500
    6 0 0 78 100 2 600
    7 100 0 78 100 2 100
    8 100 0 78 100 2 200
    9 100 0 78 100 2 300
    10 100 0 78 100 2 400
    11 100 0 78 100 2 500
    12 100 0 78 100 2 600
    13 100 10 68 90 2 100
    14 100 10 68 90 2 200
    15 100 10 68 90 2 300
    16 100 10 68 90 2 400
    17 100 10 68 90 2 500
    18 100 10 68 90 2 600
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    表  3  运行参数

    Table  3.   Running parameters

    曲线半径/m 直线长度/m 缓和曲线长度/m 圆曲线长度/m 外轨超高/mm 欠超高/mm
    600 150 130 150 120 25
    1 000 200 150 200 137 30
    1 600 300 200 400 150 35
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    表  4  动力学性能对比

    Table  4.   Comparison of dynamics performances

    模型 指标
    脱轨系数 轮重减载率 轮轴横向力/kN
    四车模型(直线) 0.901 0.594 77.463
    四车模型(曲线) 0.953 0.611 88.431
    单车模型 0.900 0.601 75.492
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    表  5  试验装载方案

    Table  5.   Experiment loading conditions

    车辆 重车重心高度/mm 箱货总重心横向偏移量/mm 两转向架负载差/t 箱货总质量/t 重车质量/t
    1 2 300 100 0 78 100
    2 2 300 100 10 68 90
    3 2 400 100 0 78 100
    4 2 400 100 10 68 90
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    表  6  结果比较

    Table  6.   Comparison of results

    动力学指标 仿真结果 试验结果
    单车模型 四车模型
    脱轨系数 1.051 0.953 1.113
    轮重减载率 0.572 0.613 0.553
    轮轴横向力/kN 74.321 88.432 71.312
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    表  7  不同重心高度下的运行指标

    Table  7.   Running indices under different heights of gravity center

    重车重心高度/mm 脱轨系数 轮重减载率 轮轴横向力/kN
    2 400 1.121 0.610 89.632
    2 420 1.143 0.615 90.120
    2 440 1.160 0.634 90.351
    2 460 1.169 0.641 92.462
    2 480 1.200 0.645 92.131
    2 500 1.210 0.652 93.263
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  • [1] NEJLAOUI M, AFFI Z, HOUIDI A, et al. Analytical modelingof rail vehicle safety andcomfort inshort radius curvedtracks[J]. Comptes Rendus Mcanique, 2009, 337 (5): 303-311. doi: 10.1016/j.crme.2009.05.003
    [2] CHENG Y C, LEE S Y, CHEN H H. Modeling and nonlinearhunting stability analysis of high-speed rail way vehicle movingon curved tracks[J]. Journal of Sound and Vibration, 2009, 324 (1/2): 139-160.
    [3] WATANABE T, SOGABE M, YAMAZAKI T. Astudy ofrunning safety and ride comfort of floating tracks for high-speed train[J]. Journal of Mechanical Systems for Transpor-tation and Logistics, 2008, 1 (1): 22-30. doi: 10.1299/jmtl.1.22
    [4] HIBI NO Y, SHI MOMURA T, TANIFUJI K. Full-scaleexperi ment on the behavior of a railway vehicle being subjectedto lateral force[J]. Journal of Mechanical Systems for Trans-portation and Logistics, 2010, 3 (1): 35-43. doi: 10.1299/jmtl.3.35
    [5] THOMAS D, BERG M, STICHEL S. Measurements andsi mulations of rail vehicle dynamics with respect to overturn[J]. Vehicle System Dynamics, 2010, 48 (1): 97-112.
    [6] EOMB G, LEE HS. Assessment of running safety of rail-way vehicles using multibody dynamics[J]. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2010, 11 (2): 315-320.
    [7] LUO Xiu. Study on methodology for running safety assess-ment of trainsin seismic design of rail way structures[J]. SoilDynamics and Earthquake Engineering, 2005, 25 (2): 79-91.
    [8] 金星. 铁路行李车货物重心最大容许偏移量的研究[D]. 北京: 北京交通大学 , 2006.

    JI N Xing. Study on the biggest concessional transverse offsetof ceuter of gravity of cargo of rail way baggage wagon[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2006. (in Chinese)
    [9] 刘迪. 我国铁路双层集装箱装载加固技术条件的研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2007.

    LIU Di. Study on technical conditions for loading and securing ofrail way double-stack containers[D]. Beijing: Beijing JiaotongUniversity, 2006. (in Chinese)
    [10] 杨文韬. 货物重心偏移装载情况下双层集装箱车安全运行标准的研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2006.

    YANG Wen-tao. Study on security standard of double stackcontainer cars under deviation of cargo gravity center[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2006. (in Chinese)
    [11] 韩梅, 王艳玲, 庞亮, 等. 基于脱轨系数安全标准的重车重心限制高度[J]. 中国铁道科学, 2007, 28 (4): 106-110. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTK200704024.htm

    HAN Mei, WANG Yan-ling, PANG Liang, et al. Gravitycenter height li mit of loaded wagon based on safety criteria forderail ment coefficient[J]. China Rail way Science, 2007, 28 (4): 106-110. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTK200704024.htm
    [12] 陈超, 韩梅, 王艳玲. 基于脱轨系数安全标准的铁路货物重心横向容许偏移量的研究[J]. 铁道学报, 2008, 30 (2): 12-16. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB200802002.htm

    CHEN Chao, HAN Mei, WANG Yan-ling. Study on allowablelateral deviation of the center of gravity of goods based onsafety criteria regarding derail ment coefficient[J]. Journal ofthe China Railway Society, 2008, 30 (2): 12-16. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB200802002.htm
    [13] 李雪芹. 铁路超限货物装载技术相关问题研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2008.

    LI Xue-qin. Research on some load technique problems of therail way out-of-gauge freights[D]. Chengdu: Southwest Jiao-tong University, 2008. (in Chinese)
    [14] 李洪涛. 货车动力学性能仿真及脱轨原因分析[D]. 大连: 大连铁道学院, 2003.

    LI Hong-tao. Si mulation on dynamic performance of wagonand analysis of derail ment accident[D]. Dalian: Dalian Rail-way Institute, 2003. (in Chinese)
    [15] WEIDEMANN C. State-of-the-art rail way vehicle designwith multi-body si mulation[J]. Journal of Mechanical Systemsfor Transportation and Logistics, 2010, 3 (1): 12-26.
    [16] GB5599—85, 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范[S].

    GB 5599—85, rail way vehicles—specification for evaluationthe dyrawic performance and accreditationfest[S]. (in Chinese)
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  • 收稿日期:  2010-06-25
  • 刊出日期:  2010-12-25

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