[發(fā)明專利]一種鐵道車輛坡道運行綜合性能的評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811539912.0
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109657339B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌亮;王開云;翟婉明;胡彥霖
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 成都為知盾專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51267
• 代理人: 李漢強

本發(fā)明公開了一種鐵道車輛坡道運行綜合性能的評估方法，該評估方法是，在對列車在坡道運行的綜合性能進行評價時，采用列車?軌道三維耦合動力性能分析模型，綜合考慮車輛結(jié)構(gòu)和軌道結(jié)構(gòu)在縱向、橫向、垂向三個方向上的耦合振動影響，對列車通過長大坡道時的爬坡性能、運行安全性能、運行平穩(wěn)性能、乘坐舒適性能、系統(tǒng)耗能情況進行評估，計算得到的結(jié)果能全面反映列車在坡道上運行的綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能切實有效地反映列車車輛與其運營線路的匹配關(guān)系，對列車在坡道上運行的綜合性能進行高效準確地計算與評估的方法。

背景技術(shù)

我國鐵路運輸?shù)囊?guī)劃和建設(shè)起步晚，但發(fā)展迅速，每年都有大量的新修線路投入運營。在投入運營前，對列車車輛在新修線路上運行的綜合性能進行全面可靠地計算評估，是保證列車運行的安全性與平穩(wěn)性，保證客運列車乘坐舒適性的基本條件之一。同時，列車的牽引與制動系統(tǒng)是否滿足線路的運營要求(如運行時間要求、制動距離要求、下坡限速要求等)，列車的運行能耗是否符合既定的規(guī)劃，也是線路正式投入運營前需要重點考慮的問題。這些數(shù)據(jù)都能夠通過前期計算與仿真來得到。

近年來，隨著我國高速鐵路建設(shè)重點向中西部轉(zhuǎn)移，受地理環(huán)境限制，高速鐵路坡道不斷增加，對高速鐵路設(shè)備、設(shè)施和運營管理等的影響越來越大。例如，西成高鐵15‰以上坡道共有24處，而其中長度超過5km的坡道有10段；成都至貴州客運專線上15‰以上坡道共有47處，而其中長度超過5km的坡道也達到10段。當高速動車組經(jīng)過坡道時，坡道的附加阻力會使得列車的運營速度降低。列車速度的大幅度降低不僅影響線路的運營調(diào)度管理，也會影響列車通過平面曲線的安全性和輪軌磨耗性能。此外，西成、成貴等高鐵線路上的超長坡道不僅對高速列車牽引功率配置有著特殊要求，也對坡道上高速動車組的救援能力和安全控制能力有著極高的要求。因此，開展坡道上高速列車的運行性能研究，提出高速動車組功率配置與線路坡道匹配設(shè)計方法，研發(fā)坡道上高速列車安全運行保障技術(shù)，對于我國高速鐵路進一步向中西部擴展以及我國高速列車安全保障技術(shù)的進一步提升均有著積極的作用。

傳統(tǒng)的列車坡道運行性能評估方法往往只關(guān)注列車的運行速度變化等縱向動力學行為，而不考慮車輛—軌道耦合動力學所關(guān)注的輪軌安全性、列車平穩(wěn)性及舒適性等系統(tǒng)動力學性能。因此，以往的列車坡道運行性能評估方法將縱向動力學計算與車輛—軌道耦合模型計算分開進行考慮：1.在進行縱向動力學計算時，一般采用單/多質(zhì)點模型，通過仿真來獲得列車在坡道上運行的速度曲線與能耗數(shù)據(jù)。該方法無法對列車運行過程中的輪軌作用力、車輛結(jié)構(gòu)振動等關(guān)鍵信息進行計算，所得能耗數(shù)據(jù)不包括車輛結(jié)構(gòu)振動耗能與輪軌摩擦耗能，其結(jié)果不能充分反映實際情況；2.在進行車輛-軌道耦合動力學仿真以評估車輛運行性能時，通常給定車輛—軌道耦合模型初始條件，通過迭代計算的方式來獲得列車在特定線路條件下運行的綜合性能信息。該方法無法獲得列車在坡道運行時的能耗數(shù)據(jù)，忽視了速度變化對列車運行綜合性能的影響，其結(jié)果無法全面即時地對列車坡道綜合運行性能進行評估。通過縱向動力學模型計算的到的結(jié)果不能即時參與車輛—軌道耦合動力學模型的仿真，通過車輛—軌道耦合模型仿真的到的結(jié)果也不能為縱向動力學模型的計算提供反饋，計算得到的列車在坡道上運行的速度曲線與能耗數(shù)據(jù)不能充分反映實際情況，計算得到的列車綜合運行性能評價指標也相對缺乏可靠性。這樣得到的結(jié)果不能充分反映實際情況，無法準確得到列車運行過程中的能耗數(shù)據(jù)，也很容易忽略掉運營過程中可能存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述存在之不足，本發(fā)明的發(fā)明人通過長期的探索嘗試以及多次的實驗和努力，不斷改革與創(chuàng)新，提出了一種鐵道車輛坡道運行綜合性能的評估方法，該方法通過構(gòu)建同時考慮列車與軌道縱向、橫向、垂向振動響應(yīng)的列車-軌道三維耦合動力性能分析模型，能切實有效地反映列車車輛與其運營線路的匹配關(guān)系，對列車在坡道上運行的綜合性能進行高效準確地計算與評估，獲得更加可靠的運行速度曲線、列車運行安全性數(shù)據(jù)、列車運行平穩(wěn)性數(shù)據(jù)、列車乘坐舒適性數(shù)據(jù)、以及系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)，是一種優(yōu)秀的鐵道車輛坡道運行綜合性能的計算評估方法。