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2007年  第7卷  第6期

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铁道车辆运行安全评判的轮对爬轨脱轨准则
曾京, 关庆华
摘要: 为了掌握车辆爬轨脱轨机理及主要影响因素, 分析了轮对的三维空间受力, 推导了轮轨横向力和垂向力比值的一般表示式, 假设车轮在达到最大轮缘接触角时为脱轨的临界状态, 并认为这时轮轨间出现完全摩擦滑动, 导出了不考虑轮对摇头角的临界脱轨判别的二维准则与考虑轮对摇头角和轮轨蠕滑率效应的三维脱轨判别准则, 给出了轮轴脱轨系数的定义, 采用轮轴脱轨系数和轮重减载率进行脱轨的判别。仿真计算结果表明: 二维脱轨判别准则与三维准则相比偏于保守; 摇头角越小甚至变负, 越有利于防止脱轨, 摇头角越大, 三维准则的临界脱轨曲线越接近于二维准则的; 减小轮轨摩擦系数与增大轮缘角均有利于防止脱轨的发生。更多>
2007, 7(6): 1-5.
摘要(374) HTML (124) PDF (311KB) (1085)
车轮型面动态高速曲线通过性比较
张剑, 孙丽萍
摘要: 为了有效选择高速车轮型面, 通过车辆轨道系统动力学仿真得到轮对高速通过曲线的运动状态, 利用运动状态参量进行三维轮轨接触几何特性与蠕滑率计算, 用Contact程序进行轮轨非赫兹滚动接触计算, 分析了LMa、S1002和XP55车轮型面高速曲线通过匹配特点。分析结果表明: LMa和XP55型面轮对运动参数曲线平滑, S1002型面出现大幅度波动, 并产生蛇行运动; 当轮对横移量为3. 0~3. 5 mm时, S1002型面轮轨接触点对产生约11 mm跳跃, 正好处于钢轨型面R300、R80 mm圆弧过渡区; S1002型面接触斑基本处于滑动状态, LMa型面接触应力最小, XP55型面接触应力最大。可见S1002型面与中国60 kg·m-1钢轨不匹配, LMa型面匹配效果最理想, XP55型面匹配相对较好。更多>
2007, 7(6): 6-11.
摘要(347) HTML (115) PDF (526KB) (240)
两万吨组合列车制动特性
魏伟
摘要: 为了减小重载列车纵向冲动, 提高列车制动特性的同步性, 利用基于空气流动理论的空气制动仿真系统, 计算了列车制动系统的制动管路和各缸室的瞬态气体状态, 获得制动系统动态特性, 预测了两万吨组合列车的紧急制动与常用制动特性, 分析了制动波的传递特性。计算结果表明: 两组合列车可以缩小最大制动时间差50%, 如果在两组合列车尾部配置机车, 最大制动时间差可以缩小75%, 四组合列车最大制动时间差可以缩小75%;紧急制动波速等速前后传递, 常用制动时向前传递的制动波波速要比向后传递的制动波波速小。可见, 组合列车是一种改善列车制动同步性的理想方式。更多>
2007, 7(6): 12-16.
摘要(382) HTML (91) PDF (371KB) (1888)
机车车辆车体结构动应力计算方法
缪炳荣, 张卫华, 肖守讷, 金鼎昌
摘要: 为了提高机车车辆的疲劳寿命, 优化其结构设计, 提出了基于多系统仿真模型和有限元方法的动应力混合计算方法, 计算了机车车辆车体结构的动应力。建立以车体为核心的机车多体系统仿真模型, 并进行动力学分析, 获得关键位置的载荷时间历程。通过有限元准静态应力法, 计算了车体结构的准静态应力影响因子。通过载荷时间历程和对应单位载荷作用下的应力影响因子的相互相乘叠加求和计算, 获得车体结构在随机动载作用下的应力历程, 对实际线路车体结构动应力测试结果和刚性车体与柔性车体的仿真结果进行了对比。对比结果表明: 其误差分别是2.462%和7.258%, 说明此计算方法计算精度高。更多>
2007, 7(6): 17-20.
摘要(362) HTML (121) PDF (396KB) (217)
轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型
吴磊, 温泽峰, 金学松
摘要: 基于伽辽金变分原理, 利用有限元方法, 建立了轮轨摩擦耦合热弹性有限元分析模型, 分析了轮轨摩擦热与钢轨接触区热膨胀位移、摩擦温度、应变和应力的关系。模型中温度场和位移场由耦合方程同时求解, 但没有考虑惯性项和材料阻尼的影响。分析结果表明: 耦合求解的温度场和位移场与非耦合求解的温度场和位移场的计算结果一致, 钢轨表面各点滑动位移的方向与车轮滑动方向一致, 垂向位移方向先负后正; 钢轨表面各节点进入接触区后, 温度快速上升, 但高温持续时间短; 在滑动方向上, 钢轨接触点先受压应变后受拉应变作用, 垂向受拉应变作用, 滑动方向压应力明显高于垂向压应力, 钢轨接触斑前后节点滑动方向应变符号相反; 垂向高正应变区主要集中分布在接触斑后半轴上, 最大剪应变与剪应力区在接触表层以下。更多>
2007, 7(6): 21-27.
摘要(258) HTML (92) PDF (461KB) (372)
轨枕支撑硬点对轨枕动力响应的影响
肖新标, 金学松, 温泽峰
摘要: 采用35自由度的多刚体车辆系统与三层弹性离散点支撑轨道模型, 建立了基于Timosh-enko梁模型的车辆/轨道耦合动力学模型, 应用新型显式积分法求解其运动特性。考虑钢轨横向、垂向和扭转运动对轮轨滚动接触几何关系的影响, 分别由Hertz法向接触理论和沈氏蠕滑理论计算了轮轨法向力和轮轨滚动接触蠕滑力。假设轨枕垂向支撑高度沿纵向非均匀分布来模拟轨枕支撑硬点, 基于移动轨下支撑模型, 分析了不同轨枕支撑硬点个数和高度对系统动力响应的影响。分析结果表明, 轨枕支撑硬点对轨枕的动力响应影响显著。当硬点高度为1.0 mm时, 最大钢轨/轨枕作用力约为正常状态下的2倍, 最大钢轨/轨枕拉力约为正常状态的10倍, 这将加速轨枕、轨下垫层及钢轨扣件状况的恶化。而支撑硬点个数对系统动力响应的影响很小。更多>
2007, 7(6): 28-35.
摘要(281) HTML (110) PDF (587KB) (415)
电动汽车蓄电池内阻脉冲控制检测方法
张卫钢, 张维峰, 任卫军, 边耀璋
摘要: 为了利用电池内阻对电动汽车蓄电池健康状况进行判断和续驶里程进行计算, 提出了两种蓄电池内阻在线检测脉冲控制法。采用光耦和变压器将检测电路和蓄电池隔离, 微控制器输出脉冲串经过光耦控制蓄电池产生恒定电流信号, 该信号在电池内阻上引起的电压信号通过变压器回传给微控制器, 微控制器根据电流、电压和两者之间的相位差(脉冲控制法一) 或者电压的变化量(脉冲控制法二) 计算电池内阻。计算结果表明: 利用脉冲控制法一和脉冲控制法二计算的12V铅酸电池内阻的误差分别在13%和11%左右, 误差较小, 因此, 两种脉冲控制法适于电动汽车串联电池组的在线内阻检测。更多>
2007, 7(6): 36-40.
摘要(306) HTML (98) PDF (322KB) (752)
船舶航迹复合预测控制模型
张桂臣, 任光
摘要: 为了提高船舶航行控制质量, 建立了船舶航迹复合预测控制模型, 依据灰色预测模型处理船舶运动控制的不确定量, 利用反传多层感知器自适应网络从船舶航行偏差的历史数据中得出控制偏差趋势, 根据灰色预测和神经网络预测的误差大小, 进行组合模型优选及组合权系数优化, 确定航迹最优控制策略。仿真结果表明: 当船舶旋回性指数、船舶追随性指数与滞后时间其中一个大于1时, 任何参数的改变均会引起PID振荡, 而船舶航迹复合预测控制模型能以较少的操舵动作迅速收敛, 从而使船舶航迹与预定航线更加拟合, 因此, 其控制系统的鲁棒性、快速性和稳定性高。更多>
2007, 7(6): 41-45.
摘要(375) HTML (153) PDF (305KB) (590)
长寿命路面结构设计
王选仓, 侯荣国
摘要: 为了提高路面实际使用寿命, 分析了长寿命路面定义与设计要求, 提出了以PCC(水泥混凝土路面)+AC(沥青混凝土路面)路面为主体的长寿命路面结构, 运用有限元分析软件及路面弹性层状体系理论, 分析了PCC板块3.0 m×4.0 m划分方式的优越性, 计算了长寿命路面结构的荷载应力和温度应力。计算结果表明: 采用3.0 m×4.0 m的板块划分方式, 混凝土板底温度翘曲应力减少20%左右, 综合应力降低10%左右; 提出的路面结构的理论寿命达到了46 a, 符合长寿命路面的结构设计要求。更多>
2007, 7(6): 46-49.
摘要(482) HTML (187) PDF (261KB) (684)
机场复合道面剩余寿命预估方法
周正峰, 凌建明, 袁捷
摘要: 分别运用美国联邦航空局(FAA)基于弹性层状体系理论的道面设计方法(LEDFAA)、中国民用机场水泥混凝土道面设计方法(APDMC)与PCI衰变模型, 建立了复合道面剩余寿命的预估方法, 比较了3种方法的预估结果及其适用性。计算结果表明: 3种预估方法确定的剩余寿命较为接近, 最大偏差为3.2 a, 最小偏差仅为0.1 a, 引起偏差的原因在于不同预估模型采用的控制指标不同。基于LEDFAA设计方法的预估结果对土基模量很敏感, 基于APDMC设计方法的预估结果对混凝土的弯拉强度非常敏感, 而PCI能够全面地反映道面的使用性能, 因此, 在有足够历史数据的条件下, 采用PCI衰变模型预估道面的剩余寿命。更多>
2007, 7(6): 50-54.
摘要(334) HTML (122) PDF (361KB) (831)
路面随机不平度下车辆对路面的动载特性
吕彭民, 尤晋闽, 和丽梅
摘要: 采用快速傅立叶逆变换法对路面随机不平度进行时域模拟, 建立二分之一车辆动力学模型, 应用龙格-库塔法分析了路面等级、车速、载质量和车辆参数对路面动载荷的影响, 研究了车辆产生的动载荷规律。仿真结果表明: 车辆动载随着路面不平度的增大而明显增大; 车辆动载和动载系数随着车速的提高而增大, 且在固有频率附近会出现峰值; 载质量的增加虽导致动载系数降低, 但动载增大, 故应严格限制超载现象; 增大轮胎刚度和减小悬架阻尼都会引起车辆动载与动载系数的增大, 因此, 应限制高压轮胎的使用和选择合理的车辆阻尼参数。更多>
2007, 7(6): 55-58.
摘要(368) HTML (136) PDF (322KB) (654)
沥青混合料抗车辙性能的分形描述方法
黄宝涛, 梁轶, 崔娥, 黄晓明, 田伟平, 李家春
摘要: 为了准确模拟沥青混合料抗车辙性能, 采用分形理论分析了沥青混合料微观结构, 研究了粗细集料不同级配分形维数对沥青混合料抗车辙性能的影响, 并根据级配分形维数公式计算了沥青混合料的分形值, 进行了沥青混合料车辙试验和微观结构的电子扫描。分析结果表明: 4.75 mm通过率是集料尺度的分界点, 集料分形维数与抗车辙性能有一致相关性, 分形值越大, 抗车辙能力越高; 根据路用性能设计集料级配可以定量地分析沥青混合料的级配差异和路面性能, 及路面微观结构与宏观路用性能的关系。更多>
2007, 7(6): 59-63.
摘要(257) HTML (91) PDF (343KB) (193)
中国沥青路面气候影响分区方案
苗英豪, 王秉纲
摘要: 为了了解中国气候条件对沥青路面的影响, 分析了739个气象站19712000年的气象数据, 以累年年不小于20℃积温、累年累计降水温度指数、累年降水冰冻组合指数和累年极端最低气温作为划分指标, 累年年平均太阳辐射日总量为描述指标, 采用普通克里金和协克里金方法对各指标进行空间化分析, 利用多指标系统聚类、指标划分和图层叠置方法, 提出了中国公路沥青路面气候影响分区方案。方案共分8个一级区和39个二级区, 在北部和青藏高原, 低温和低温期间降水的影响是主要的, 南部则以高温和降水的影响最为显著, 中部各种因素的影响比较均衡, 应综合考虑。更多>
2007, 7(6): 64-69.
摘要(403) HTML (123) PDF (421KB) (532)
软土地区桩柱式路基力学行为的数值模拟
蒋鑫, 凌建明
摘要: 以快速拉格朗日有限差分法程序FLAC为平台, 建立软土地区桩柱式路基的数值分析模型, 研究了桩柱式路基的力学行为。分别用桩单元、绳索单元模拟桩柱、筋材, 分析了路基的沉降、侧移、孔压与稳定特性, 及桩柱、筋材的内力分布, 比较了桩柱式路基与传统土石方路基的特点, 对桩柱、筋材、路堤与地基的设计参数对路基沉降和地基侧移的影响进行敏感性分析。分析结果表明, 桩柱式路基表面的最大沉降、差异沉降仅为传统土石方路基的1.48%、1.40%, 地基侧移仅为传统土石方路基的0.88%, 因此, 桩柱式路基力学行为优良。更多>
2007, 7(6): 70-75.
摘要(263) HTML (77) PDF (446KB) (480)
粘性土变形和强度参数分析
蒋建平, 罗国煜, 高广运
摘要: 为了解长江下游苏通公路大桥地基土工程特性, 基于大量的室内土工试验和回归分析方法, 研究了水下地基粘性土的变形参数和强度参数特性。发现粘性土的变形参数和强度参数的变异系数比物理参数的变异系数大; 压缩模量与天然孔隙比、天然含水量、干密度等物理参数成指数关系, 相关系数大于0.87;压缩系数与3个物理参数成线性关系, 相关系数超过0.91;粘聚力与3个物理参数成较好的指数关系, 相关系数大于0.84, 而内摩擦角与物理参数间的相关关系差, 线性相关系数小于0.41。更多>
2007, 7(6): 76-79.
摘要(341) HTML (124) PDF (298KB) (230)
上承式钢桁拱桥面内极限承载力分析
赵灿晖
摘要: 为研究大跨度上承式钢桁拱桥在面内荷载作用下的非线性结构行为及极限承载力的主要影响因素, 采用纤维模型法推导了计算材料非线性梁单元刚度矩阵的公式和确定单元截面中性轴的方程, 分析了某上承式大跨度钢桁拱桥加载全过程的塑性区发展和应力重分布情况, 探讨了几何非线性、拱上建筑联合作用、施工方法、布载方式对钢桁拱桥极限承载力的影响。发现几何非线性与拱上建筑联合作用对拱肋最大应力的影响较小, 影响程度不超过6%, 布载方式与施工方法对大跨度钢桁拱桥的极限承载能力有较大影响。更多>
2007, 7(6): 80-85.
摘要(237) HTML (89) PDF (432KB) (303)
简支梁桥顺桥向地震动分析
周勇军, 彭晓彬, 赵煜, 宋一凡, 贺拴海
摘要: 为了计算多跨简支梁桥地震荷载, 根据弹性地基上桥墩的变形特性, 将墩顶作用单位集中力时, 桥墩静力挠度曲线方程作为基本振型, 考虑了地基变形的影响, 利用拉格朗日方程推导了多跨简支梁桥顺桥向地震振动方程, 给出了相应的基频和振型参与系数的近似计算公式。仿真计算结果表明: 简支梁桥一、二阶自振频率的计算值分别为7.43及11.19 Hz, 而其试验值分别为7.00及10.55Hz, 其误差在5.8%以内。可见, 提出的振型可以用于简支梁桥顺桥向的抗震性能评估。更多>
2007, 7(6): 86-89.
摘要(245) HTML (94) PDF (230KB) (493)
混凝土T梁桥拓宽的长期效应分析
温庆杰, 叶见曙
摘要: 为了分析拓宽后桥梁的时间效应, 研究了每一时段内由混凝土收缩引起的应力的连续变化和混凝土的弹性模量变化, 根据能量原理推导了混凝土收缩徐变的位移法基本方程, 按增量法分析了徐变应变的变化, 编制了相应的计算程序。为验证理论计算的正确性, 与小试件的试验结果作了比较。在拼接缝处的受拉区, 应变计算值与实测值的相对误差为10%, 计算精度比代数法高。在新梁混凝土的收缩应力和新梁自重应力的徐变作用下, 3 a后新梁翼板的拉应力为2.67 MPa, 可能会引起混凝土开裂。为减少收缩徐变对新旧梁受力的影响, 建议新梁脱模后至少放置6个月后再进行拼接处理。更多>
2007, 7(6): 90-95.
摘要(417) HTML (173) PDF (372KB) (284)
钢板加固持荷RC梁承载力数值分析方法
任伟, 赵煜, 栾好发
摘要: 在钢筋混凝土梁粘贴钢板加固数值分析中, 为了解决初始荷载及钢板-混凝土界面传力问题, 以8片钢筋混凝土梁室内缩尺模型试验为基础, 采用面-面接触分析方法及单元“生死”分析方法, 对试验梁进行了全过程数值分析, 提出了一种粘贴钢板加固具有初应力钢筋混凝土梁的数值分析方法。研究结果表明: 钢筋混凝土梁预测挠度变化规律与实测值吻合较好, 极限荷载偏差在11.5%以内。可见, 运用数值分析方法能有效解决持荷情况下, 待加固结构与钢板不同时参与工作及钢板-混凝土界面的传力难点。更多>
2007, 7(6): 96-100.
摘要(263) HTML (102) PDF (335KB) (813)
城市轨道交通建设模式与措施
袁玉玲, 王选仓
摘要: 为保障中国城市轨道交通事业的可持续发展, 系统分析了国际城市轨道交通建设经验, 研究了其融资结构和运营模式, 在深入调查基础上, 运用定量与定性分析方法, 研究了中国城市轨道交通建设中遇到的问题, 可采用的投融资模式与运营策略, 并以沈阳市轨道交通建设为例进行了分析。研究结果表明: 城市轨道交通建设模式可分为3个阶段, 中国大多数城市处于第1阶段, 应充分借鉴各国建设经验, 发挥后发优势; 加强政府主导作用, 逐步引入社会资本, 扩大城市轨道交通建设的融资渠道, 建立高效、经济的城市轨道交通建设模式。更多>
2007, 7(6): 101-106.
摘要(264) HTML (105) PDF (474KB) (251)
城市交通与土地利用协调关系的数据包络分析模型
杨励雅, 邵春福
摘要: 为评价高密度开发特征下城市交通与土地利用之间的关系, 提出了评价指标体系, 建立了评价二者协调关系的数据包络分析(DEA)模型。利用模型计算了1990~2005年北京市八区交通与土地利用的协调程度, 识别了影响二者协调发展的关键因素。分析结果表明: 1994年以前以及2003年之后的各年交通与土地利用双向协调发展指数均达到或接近1, 协调性相对较好, 而1995~ 2003年的协调性相对较差; 就业居住比的投入贡献值为2. 743 9, 位居土地利用系统指标贡献值之首, 公交承担率的投入贡献值为2. 733 1, 位居城市交通系统指标贡献值之首, 说明公交承担率过低, 就业岗位与人口分布失衡是影响北京市交通与土地利用协调发展的主要制约因素。更多>
2007, 7(6): 107-112.
摘要(260) HTML (108) PDF (402KB) (256)
交通运输方式协调发展的状态评价
邹海波, 吴群琪
摘要: 为促进道路运输、铁路运输、水路运输与航空运输的协调发展, 根据各运输方式的系统构成, 分别从数量和质量方面提出了反映各运输方式发展水平的指标体系, 利用主成分分析方法, 对中国1995~2005年各运输方式的综合发展水平进行了计算, 并建立了综合发展水平的隶属度模型, 对它们之间的协调状态进行了评价。评价结果表明: 运输方式之间的平均静态协调度为0.297 8, 说明目前中国各运输方式虽然得到快速发展, 但彼此之间的发展并不协调。为改变这种不协调发展状态, 提出运输方式之间相互促进与相互配合的发展理念, 完善运输政策体系, 充分开发和利用各种运输方式, 建立真正意义上的综合运输枢纽。更多>
2007, 7(6): 113-118.
摘要(296) HTML (84) PDF (414KB) (193)
交通事故贝叶斯最小风险控制模型
吴德华, 陈培健
摘要: 为了预测交通事故与控制事故风险, 引进贝叶斯最小风险理论, 构建了交通事故贝叶斯最小风险控制模型。当车辆在不同半径曲线上运行时, 采集其位移坐标数据, 并进行换算处理, 如果速率梯度模的变化率出现不正常的振荡, 则交通事故前兆出现。模拟结果表明: 在车辆正常运行情况下, 速率梯度模对时间的绝对变化率服从三参数的威布尔分布, 利用柯尔莫哥洛夫检验可以判定交通事故前兆出现与否, 从而实现对高速公路交通事故的动态监控。更多>
2007, 7(6): 119-122.
摘要(289) HTML (147) PDF (249KB) (430)
机场周围飞机噪声预测辅助系统
徐志胜, 曾庆华, 白红元, 吴军, 王虹苏
摘要: 为科学预测机场周围飞机噪声, 合理评价机场周围的声环境, 根据中国机场周围飞机噪声环境标准的要求, 结合民用机场建设工程环境影响评价技术导则所推荐的飞机噪声预测模式, 采用国际民航组织推荐的计权等效连续感觉噪声级作为机场飞机噪声的评价量, 开发了机场周围飞机噪声预测辅助系统。用该系统对某小型机场飞机噪声现状进行了计算, 并与实测结果进行了比较。发现噪声计算值与实测值最大误差为1.2 dB, 说明系统计算精度高。并用此系统对机场远期噪声影响进行预测, 可获得有效的噪声等值线图。更多>
2007, 7(6): 123-126.
摘要(363) HTML (115) PDF (317KB) (242)

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