牵引车和挂车间隙对牵引列车风动特性影响的分析和研究
轨道列车空气动力学性能研究与分析

轨道列车空气动力学性能研究与分析轨道列车作为现代交通工具的重要组成部分,其空气动力学性能的研究与分析对于提高列车的运行效率、安全性和舒适性具有重要意义。
本文将对轨道列车的空气动力学性能进行深入探讨,包括气动力学特性、阻力与风噪声的产生机理和控制手段等方面。
首先,我们来了解轨道列车的气动力学特性。
轨道列车在高速运行的过程中,会遇到气动力学效应的限制和影响。
气动力学主要涉及列车与空气之间的相互作用,主要表现为气动阻力、气动升力、气动不稳定性等。
气动阻力是指随着列车速度增加,由于列车与空气之间的摩擦而产生的阻碍某物体运动的力。
而气动升力是指在一定的高度和速度下,由于空气的上升和下降运动产生的力。
此外,气动不稳定性会在列车的高速行驶中产生剧烈震动,影响乘客的乘车舒适性和列车的行驶稳定性。
针对轨道列车的气动力学特性,研究人员通过大量的实验和仿真计算,不断优化列车的外形设计和结构,以降低气动阻力、提高运行效率。
一种常见的设计方法是利用流体力学分析软件对列车外形进行优化。
通过改变列车的前后端形状、减小车身侧面投影面积、改善底部流场等手段,可以有效降低气动阻力,提高列车的能效。
此外,列车机车头部的设计也起到了重要的作用。
采用气动优化的机车头部设计减小了空气流动的阻力,进一步降低了气动阻力。
除了气动力学特性,轨道列车的空气动力学性能研究还需要关注阻力与风噪声的产生机理和控制手段。
阻力是列车运行过程中造成能量损耗的主要因素,其中包括气动阻力、摩擦阻力和辐射阻力等。
减小阻力可以降低列车运行过程中的能量消耗,提高能效。
为了降低气动阻力,研究人员采用了一系列的措施,如采用小阻力车体设计、减小车体侧面投影面积、改变车体几何形状等。
风噪声是轨道列车运行过程中一个重要的噪声源,对乘客的舒适性和周围环境的影响较大。
风噪声的产生主要来自列车与周围空气流动之间的相互作用。
研究人员通过在列车车体上装置风噪声控制装置、调整车厢窗户的设计等手段,来减小风噪声对乘客的干扰。
列车牵引特性对牵引能耗和供电方案设计的影响分析

DOI:10.19587/ki.1007-936x.2020z1.016列车牵引特性对牵引能耗和供电方案设计的影响分析王世峰,康克农,李力鹏摘 要:首先介绍了城市轨道交通供电系统方案设计的主要输入,依据实际改造案例对改造内容及要求进行概述,分析供电系统改造的制约点;在此基础上,依据同一车型(8B, 6M2T)不同牵引特性进行牵引计算和供电仿真;依据计算结果分析车辆牵引特性对牵引能耗和供电系统方案设计的影响,并给出建议。
关键词:车辆牵引特性;牵引能耗;牵引电流;供电系统设计Abstract: This paper first introduces and discusses main inputs for power supply system design of urban rail transit.After that, taking a real reconstruction example, summarizes its reconstruction design contents and requirements, and analyzes the constraints. Train performance calculation and power supply simulation are performed depending on different traction characteristics of a same train type (8B, 6M2T). According to the results, the paper analyzes the influence of traction characteristics on traction energy consumption and power supply system design, and gives suggestions for traction characteristics.Key words: train traction characteristic; traction energy consumption; traction current; power supply system design 中图分类号:U223.2 文献标识码:B 文章编号:1007-936X(2020)z1-0076-050 引言供电系统方案设计依据外部输入,确定牵引变电所分布、容量,电缆截面和供电分区等,可大致分为牵引计算与供电仿真两部分。
牵引车-半挂车列车稳态转向特性的判别方法

维普资讯
牵 引 车 一半 挂 车 列 车 稳 态 转 向 特性 的 判 别 方 法 *
天 津工程 师 范学 院汽车 工程 系 关志伟 邢 台职业技 术 学院 孟 杰 李祥 锋 天 津工程 师 范 学院汽 车工程 系 童敏 勇
Ab ta t hsp p rds u s str e meh d fie ty n a trs m —t i rs a ytr i e oma c : l e rs se sr c :T i a e ic se he to s o n i ig t co e i r l t d un n p r r n e i a y tm d f r ae e g f n s a y p r r n e ie ty n to t d f ma c d n i ig me d, n n— l e r se d r r n e i e t yn t o n n ry p a e pa e ie tyn e e o f h o i a ta y p f ma c d ni i me d a d e e g h s l d ni i n e o fg h n fg me o .T e tr e me o s ae s p lme tt a h o e d C e u e o ra z o lt d ni i r co e — t i r h td h h e t d l u p e n o e c t r a a b sd t e l e c mp e ie ty n t tr s mi r l h h n n i e fg a ae s a y t r ig p r r n e t d un n f ma c . e e o Ke wo d :ta trsmi t i r s d un n r r n e ie ty n to y r s rco e — r l ; t y tr i p f ma c ; d n i i me d ae u g e o fg h
半挂牵引车车架的强度特性分析

半挂牵引车车架的强度特性分析摘要:车架是车辆的关键承重结构,各种载荷最终都会传递到车架上。
因此,车架的结构性能直接关系到整车结构性能。
本文以某型半挂牵引车车架设计为例,采用有限元分析法对车架结构强度展开深入分析,提出优化方案并进行仿真验证,结果显示结构优化方案可显著降低车架关键测点的等效应力最大值,实现强化车架结构的目的。
关键词:半挂牵引车;车架;强度分析;有限元分析半挂车是公路运输的重要车型。
欧美等发达国家的公路货运绝大多数由半挂车完成。
而在国内,半挂车是目前第二常见的大型牵引车类型,其车架除了要承受发动机、车架和货物的重量,还要承受车辆行驶过程中产生的各种力和力矩,所以其可靠性不仅与承载能力有关,也关系到车辆的运行安全[1]。
车架出现疲劳裂纹会导致车架断裂等安全问题。
为确保车架结构强度符合要求,需对车架结构强度进行有限元分析,根据分析结果提出结构优化方案。
本文对某型半挂车车架结构强度进行了有限元分析,建立相关有限元分析模型,并利用有限元分析软件对半挂车车架的强度进行了有限元分析,根据分析结果提出车架结构的改进方案并进行验证。
1车架有限元模型建立1.1车架结构某型半挂车车架材料为16MnL,结构为梯形边梁结构,框架外宽876mm,内侧边梁与盖梁采用直径15mm的铆钉牢固连接。
前后梁为槽式结构,第二梁为圆管梁,中梁为铸件,平衡轴梁为背靠背槽式结构,其余梁为上下叶片结构体。
为了增加车架的坚固性和方便挂斗,在车架两侧的轴梁水平处铆接厚8mm的侧角板。
前桥悬架板簧满载垂直刚度为383 N/mm,中、后桥平衡器悬架板簧满载垂直刚度为2285 N/mm。
主成分材料的弹性模量为2.17×105,泊松比为0.30。
图1为优化前的原始车架结构设计。
图1 优化前的原始车架结构设计1.2模型构建改性半挂牵引车车架结构复杂,由大梁、立梁、双梁、平衡器轴、平衡器悬挂支架、前后板簧支架等众多大型部件组成[2]。
机车牵引特性及基本参数分析

2、曲线阻力ωr ωr=600/R 3、隧道空气附加阻力ωs
隧道内为限制坡道时, ωs=0.0001lsV² 隧道内为非限制坡道时,ωs=0.13 ls
4、加算附加阻力ωj= ωi + ωr + ωs
以上附加阻力均可折算为坡道千分数即ij= ii + ir + is
数参照公式(2-10)
则:机车计算黏着牵引力Fµ
Fµ =1000µjPµ(N)
式(2-12)
思考:提高粘着牵引力的方法和措施?
1、改善轮轨接触面的状态 (1)撒砂。 (2)用机械方法来清洁钢轨。 2、提高机车走行部质量 (1)轮径、弹簧,使各轴具有均衡的轴重 (2)保持清洁,特别是轮缘润滑装置的喷头角度,
ωo"=2.23+0.0053ν+0.000675 ν²
3、机车车辆启动单位基本阻力
机车:wq'=5N/kN 车辆:
滚动轴承货车wq"=3.5N/kN
滑动轴承货车wq"=3+0.4iq
iq——启动地段坡道千分数
三、附加阻力
定义——列车在特定条件下(坡道曲线隧道)运 行时所受阻力。
分类: 1、坡道(附加)阻力ωi
5、空气阻力
结论:决定基本阻力的因素是以上五点。 但这
*提速时:3、4、5的比重随之加大;
*高速时:以空气阻力为主。
见表2-1.
(二)单位基本阻力的经验公式
2、车辆 (1)客车 21型、22型客车
ωo"=1.66+0.0075ν+0.000155 ν² 25B型、25G型客车
ωo"=1.82+0.0100ν+0.000145ν² 快速单层客车ωo"=1.61+0.004ν+0.000187 ν²
牵引车车架的动静态性能分析

牵引车车架的动静态性能分析摘要:本文以Ansys 软件为分析工具对从国外引进的某型牵引车的车架进行了有限元分析、模态分析和以路面谱为输入的随机振动分析,通过用壳单元离散车架及MPC 单元模拟铆钉传力建立计算模型,研究该车架静、动态性能,了解该车架的优缺点。
关键词:车架; 有限元分析;随机振动引言车架是汽车的重要组成部分,在汽车整车设计中占据着重要位置,车架结构设计历来为广大汽车厂商所重视。
随着科技的进步,国际上汽车车架的开发和设计己由经验、类比、静态设计方法,进入建模、静动态分析、动态参数优化阶段,并向基于计算机平台的虚拟设计发展。
国内车架设计,尤其是轿车、客车和载重货车车架设计仍以引进技术为主,车架分析和设计能力较低,与国外先进水平有较大差距。
本文以某汽车公司从欧洲引进的牵引车车架为研究对象,对该车架结构的基础应力进行分析了解,消化、吸收欧洲的先进技术并在此基础上进行自主创新设计。
分析手段主要是通过建立正确的有限元分析模型,对车架进行典型工况的静态分析、模态分析和路面不平度引起的随机振动分析,以此了解车架的静态和动态特性,了解该车架的优越性能及其不足之处,为新车架的改型设计提供依据。
1 有限元分析模型的建立该车架为边梁式[1],由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成,用铆接或焊接方式将纵梁和横梁连接成坚固的刚性结构,纵梁上有鞍座,其结构如图1 所示。
由于车架是由一系列薄壁件组成的结构,有限元模型采用壳单元离散能详细分析车架应力集中问题,可以真实反映车架纵、横梁连接情况,是目前常采用一种模型。
该车架是多层结构,纵梁断面为槽形,各层间用螺栓或铆钉方式连接,这种结构与具有连续横截面的车架不同,其力的传递是不连续的。
图1 车架结构示意图该车架长7m,宽约0.9m,包括双层纵梁、横梁、外包梁、背靠梁、鞍座、飞机板、铸铁加强板、发动机安装板、三角支撑板和后轴等部分组成。
考虑到车架几何模型的复杂性,可在三维CAD 软件UG 里建立好车架的面模型,导入到Hypermesh 软件中进行网格划分等前置处理,然后提交到Ansys 解算。
半挂牵引车牵引座强度设计及整车稳定性分析

半挂牵引车牵引座强度设计及整车稳定性分析首先,牵引座的强度设计必须满足载荷的要求。
在设计中需要考虑到
牵引座所承受的牵引力、垂直载荷和水平力等不同工况下的作用。
根据实
际运输需求和车辆配重,计算得出牵引座所承受的最大牵引力和最大载荷,并根据牵引座材料的强度特性,进行强度计算和验证,确保牵引座在各种
工况下都能够承受载荷,并具有足够的安全余量。
其次,牵引座的设计还需要考虑整车的稳定性。
牵引车和挂车之间的
连接方式和布置位置对整车的稳定性有重要影响。
在设计中,需要综合考
虑到牵引座底座的刚度和强度、配重的重心位置、挂车的质量分布等因素,通过数学模型对整车进行稳定性分析,以确保在转弯、行驶等各种工况下,整车保持稳定,并减小翻车等事故的发生概率。
除了强度设计和整车稳定性分析,牵引座还需要满足其他一些设计要求,如可调节座椅和转向系统等,以提高驾驶员的舒适性和操作性。
在设
计过程中,还应该考虑到牵引座与其他部件的配合问题,确保牵引座在与
其他部件的连接和配合中的安全可靠性。
总之,半挂牵引车牵引座强度设计及整车稳定性分析是保障行车安全
和稳定运输的关键环节。
在设计中应考虑到牵引座在不同工况下的载荷要求,进行强度计算和验证;综合考虑到整车的配重、重心位置等因素,通
过稳定性分析保证整车的稳定性;同时,还需考虑到驾驶员的舒适性和操
作性,以及与其他部件的连接配合问题。
通过科学合理的设计,才能制造
出安全可靠、稳定运行的半挂牵引车。
机车牵引力与牵引特性—电力机车牵引力与牵引特性

机车牵引力与牵引
牵引特性曲线示例
特性曲线
调压控制方式的SS3型电力机车;恒流准恒速控制方式的SS8、 SS7E型电力机车。
机车牵引力与牵引
二、现阶段我国机车牵引特性曲线基本形式和包含信息
特性曲线
我国现有机车牵引特
性曲线大致可分为两类,
主要由机车特性决定。
机车牵引力与牵引
电力机车。
其轮周牵引力与运行速度之间的关
系分为两为机车达到其转折速度的
斜线段,即准恒速控制段。
机车牵引力与牵引
按上下行方向列车数目不同
特性曲线
采用“恒流准恒速”的调速方式,其牵引特
性曲线图是直线加折线构成。
一般情况下,其上所标“级位”数字乘以
10,就是该级位所要控制的“目标速度”。
搞清楚这一点,能够提前预知机车要达到的目
标速度,对机车操纵是很有帮助的。
例如:SS8型机车,手柄放在10位,司机就
可知其目标速度最终达到100km/h。其他机
车也同样能预知其目标速度。
将机车牵引力和黏着牵引力与速度的关系绘在一张图上,构成机车牵引特性曲
线。机车的牵引特性曲线一般由专门试验得出。未经试验的新造机车,可参考由生
产厂家提供的通过理论计算得出的“预期特性”曲线。
教材 图1-6 和 图1-7 是“预期特性”曲线。图1-12 至 图1-37 分别是由《牵
规》公布的各型电力机车牵引特性曲线(这些特性曲线是通过型式试验得到的,有
其牵引特性曲线图上所标的级位是“名义级
位”。实际上级位是连续(无级)的。
机车牵引力与牵引
特性曲线应用
目录
CONTENTS
01
机车牵引特性与牵引特性曲线
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牵引车和挂车间隙对牵引列车风动特性影响的分析和研究
摘要:牵引车和挂车间隙是牵引列车的重要组成部分,对列车的风动特性有着重要的影响。
本文通过理论分析和仿真模拟,研究了不同间隙对列车的风动特性的影响,探讨了牵引车和挂车的匹配问题,为优化列车运行安全性能提供了理论依据。
关键词:牵引车,挂车,间隙,风动特性,匹配
正文: 1.引言
随着人们生活水平的不断提高,铁路交通在运输领域中占据了重要位置。
牵引列车作为铁路交通主要载体,其运行安全性能是至关重要的。
而间隙是牵引车和挂车之间的空隙,对列车的风动特性有着重要的影响。
因此,了解牵引车和挂车间隙对牵引列车风动特性的影响,是优化列车运行安全性能的必要条件。
2. 牵引车和挂车间隙对牵引列车风动特性影响的理论分析
(1)风阻力的影响
牵引车和挂车之间的空隙会影响列车的风阻力。
当间隙较小时,风阻力减小,列车的牵引能力增加,运行效率更高。
但是间隙过小时,会使牵引车和挂车之间的拉力增加,制动距离变长,安全性能降低。
因此,间隙的大小需要根据列车的具体情况进行配合,以实现牵引能力和安全性能之间的平衡。
(2)空气动力学的影响
牵引车和挂车之间的空隙还会影响列车的空气动力学特性。
当间隙较小时,空气动力学效应变大,对列车的侧向稳定性有利,但是对牵引车和车头附近的气流会产生干扰,影响列车的推进速度。
当间隙较大时,列车的稳定性更差,但是推进速度更容易维持。
3. 牵引车和挂车间隙对牵引列车风动特性影响的仿真模拟
通过建立牵引车和挂车的数学模型,并进行仿真模拟,探究不同间隙对列车风动特性的影响。
在仿真过程中,考虑了不同风速和车速下的情况。
仿真结果表明,间隙的大小对列车的动态响应和稳态特性影响较明显,牵引车和挂车的匹配对列车的风动特性有着重要的影响。
4. 牵引车和挂车的匹配问题
基于以上理论分析和仿真模拟结果,可以得出结论:牵引车和挂车的匹配是影响列车风动特性的关键因素。
通过选择合适的挂车型号,减小间隙的大小,可以在保证列车牵引能力的同时,提高列车的安全性能和稳态特性。
5. 结论
本文通过理论分析和仿真模拟,探讨了牵引车和挂车间隙对牵引列车风动特性的影响。
结果表明,间隙的大小和牵引车和挂车的匹配对列车的风动特性有着明显的影响,需要进行合理的配置,优化列车的运行安全性能。
关键词: 牵引车,挂车,间隙,风动特性,匹配6. 相关技术和
应用
在实际的牵引列车中,为了保证稳态特性和安全性能,对牵引车和挂车的间隙和匹配进行了严格的规定和测试。
其中,关键技术包括车辆动力学与空气动力学分析、挂车配重的优化设计、间隙式减阻器的研发、试验验证等。
这些技术的应用,有助于改进列车的运行效率和安全性能,提高运输效益。
7. 发展趋势和研究方向
牵引车和挂车之间的间隙和匹配问题,将会是未来牵引列车发展的重要方向之一。
目前,一些国家已经开始研究和应用自适应间隙技术,通过实时调整间隙大小,以适应列车运行的不同工况和环境。
此外,还有一些研究在挂车配重、减阻器等方面取得了一定的进展,这些成果有助于提高列车的运行效率和安全性能,也为未来更加智能化和可持续的牵引列车打下基础。
8. 总结
本文对牵引车和挂车间隙对牵引列车风动特性影响的理论分析和仿真模拟进行了探讨,分析了牵引车和挂车的匹配问题,并介绍了相关技术和应用。
可以看出,间隙和匹配是影响列车运行安全性能的重要因素,需要进行合理的配置和设计。
未来,随着科技的不断进步和不断的研究开发,相信牵引列车的运行效率和安全性能将会得到不断提高,为铁路交通的发展做出更
大的贡献。
9. 创新技术应用
为了解决牵引列车间隙和匹配问题,以及提高列车运行效率和安全性能,许多企业和机构都在进行创新技术的研究和应用。
以下是一些创新技术的介绍:
9.1 车辆动力学与空气动力学分析
通过对牵引车和挂车的动力学行为和空气动力学特性进行分析,可以优化设计牵引列车的间隙和匹配。
这需要先建立牵引车和挂车的数学模型,并进行仿真分析。
例如,德国公司Siemens AG就采用了流体动力学软件对列车进行优化设计,以降低风阻,提高运输效率。
9.2 自适应间隙技术
自适应间隙技术是一种智能化技术,可以根据列车的运行状态和环境条件,实时调整牵引车和挂车之间的间隙,以最大限度地提高列车的效率和安全性能。
该技术需要先采集车间环境和车辆状态信息,并通过算法进行分析和决策。
例如,美国公司GE Transportation已开发出自适应间隙技术,可以根据列车长度、载重、路线和气候等因素进行间隙控制。
9.3 挂车配重优化设计
挂车的配重设计是牵引列车匹配问题的关键之一。
通过优化挂车的配重,可以改善列车的稳态特性和牵引性能。
该技术需要考虑挂车的载重和车体结构等因素,并采用最优化算法进行优
化设计。
例如,中国铁道科学研究院已开发出挂车配重优化系统,可以实现挂车配重的自动化设计和优化。
9.4 间隙式减阻器
间隙式减阻器是一种专门为列车间隙和匹配问题而设计的装置,可以在列车行驶时自动调整间隙大小,以最小化空气阻力和噪音。
该技术需要结合专业的减阻器设计和控制策略,并进行试验验证。
例如,法国公司Alstom已成功开发出间隙式减阻器,可以有效降低列车的空气阻力和噪音。
10. 未来展望
随着未来节能环保、智能化和高效运输的趋势,牵引车和挂车间隙和匹配问题将会更加突出。
同时,创新技术的应用也将激增。
未来,我们可以期待以下发展趋势:
10.1 更加智能化和自适应的间隙控制技术,可以根据列车运行状态和环境变化进行实时调整,进一步提高列车的效率和安全性能。
10.2 更加精准的挂车配重优化设计技术,可以结合实时载荷信息和车辆状态,实现挂车配重的动态调整。
10.3 更加先进的减阻器设计技术,可以实现针对列车速度、气动特性等因素的自动调节,进一步降低列车的空气阻力和噪音。
10.4 更加综合的牵引列车运行管理系统,可以整合车间环境、
车辆状态、运行路线和气候等多种信息,实现对列车间隙和匹配问题的精细化管理和优化控制。
总之,牵引车和挂车间隙和匹配问题,是牵引列车运行安全性能、经济性和环保性能的关键因素。
我们需要通过不断的研究和创新,探索出更加先进的技术和方法,为铁路交通的可持续发展做出更大的贡献。
随着铁路交通的发展,牵引列车间隙和匹配问题愈加突出,尤其在节能环保和高效运输的当下。
间隙和匹配问题关乎列车的稳态特性、牵引性能和安全性能。
为此,需要开发并应用一系列的创新技术,如自适应间隙技术、挂车配重优化设计等。
未来,这些技术还将更加智能化、精准化、先进化和综合化。
对于牵引列车的运行管理和优化控制至关重要,有助于提高列车的效率和安全性能,推动铁路交通的可持续发展。
我们需要坚持不懈地研究和创新,解决牵引车和挂车间隙和匹配问题,为构建高质量、高效率和低碳排放的铁路交通体系做出贡献。