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折叠突变的列车脱轨理论研究与仿真

刘雨梦 刘学文 张文静

刘雨梦,刘学文,张文静. 折叠突变的列车脱轨理论研究与仿真[J]. 机械科学与技术,2023,42(6):829-834 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220017
引用本文: 刘雨梦,刘学文,张文静. 折叠突变的列车脱轨理论研究与仿真[J]. 机械科学与技术,2023,42(6):829-834 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220017
LIU Yumeng, LIU Xuewen, ZHANG Wenjing. Theoretical Research and Simulation of Train Derailment with Folding Catastrophe Theory[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(6): 829-834. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220017
Citation: LIU Yumeng, LIU Xuewen, ZHANG Wenjing. Theoretical Research and Simulation of Train Derailment with Folding Catastrophe Theory[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(6): 829-834. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220017

折叠突变的列车脱轨理论研究与仿真

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220017
基金项目: 国家自然科学基金项目(51675324)与上海市地方能力建设项目(19030501100)
详细信息
    作者简介:

    刘雨梦(1996−),硕士研究生,研究方向为列车脱轨、突变理论,15041123881@163.com

    通讯作者:

    刘学文,副教授,硕士生导师,liuxuewen2002@126.com

  • 中图分类号: TG156

Theoretical Research and Simulation of Train Derailment with Folding Catastrophe Theory

  • 摘要: 随着轨道交通的发展,列车成为出行货运的重要交通工具,所以找到有效的评价列车脱轨的方法成为研究重点。本文研究了直线道路上列车行驶过程的状态突变现象。将突变理论运用到列车脱轨研究分析中,基于初等突变理论里的折叠突变,考虑列车横向振动加速度以及重心偏转角对列车脱轨的影响,建立列车脱轨事故折叠突变模型。对直线上行驶的列车临近脱轨时受力分析,依据弹性势能不变值原理以及泰勒展开式,推导出列车脱轨事故的折叠突变势函数方程,通过分析突变模型的平衡曲线以及分叉集,给出了列车运行时脱轨的危险区。应用Simpack软件建立车辆轨道模型,施加不同类型的路面激励谱,将仿真结果与突变模型中的平衡曲线和分叉集进行分析对比,得到:当列车运行导致横向振动加速度由平衡曲线下半支跃升到上半支时,脱轨系数增大,列车脱轨风险增大。最终得到基于折叠突变理论的新的列车脱轨评价方法。
  • 图  1  列车脱轨时受力分析

    图  2  不同路径分析示意图

    图  3  车辆-轨道耦合模型

    图  4  美国五级轨道激励谱

    图  5  工况一

    图  6  工况二

    图  7  工况一横向振动加速度与重心偏转角关系图

    图  8  工况二重心偏转角与脱轨系数关系图

    图  9  工况一横向振动加速度与脱轨系数关系图

    表  1  C64k型敞车计算参数

    参数数值参数名称数值
    自重/kg 22 500 空车重心高度/mm 1 400
    载重/kg 61 000 重车重心高度/mm 1 800
    空车车体质量/kg 14 000 轮对滚圆直径/mm 840
    轮对滚圆间距/mm 1 500 曲线半径/mm 0
    迎风面高度/mm 2 050 行驶速度/(km·h−1 120
    风力作用点距离
    轨面的高度/mm
    2 107 横向风力/N 1 239
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  • [1] 李俊成. 大准铁路老牛湾站列车脱轨原因分析和防范措施研究[J]. 中小企业管理与科技, 2017(11): 190-193. doi: 10.3969/j.issn.1673-1069.2017.33.087

    LI J C. Cause analysis of train derailment in laoniuwan station of Dazhun railway and the preventive measures[J]. Management & Technology of SME, 2017(11): 190-193. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1673-1069.2017.33.087
    [2] 王文文, 李勇, 韩征, 等. 从T179次列车脱轨事故浅谈构建重大线性工程地质安全监测预警体系[J]. 城市地质, 2020, 15(2): 137-140. doi: 10.3969/j.issn.1007-1903.2020.02.003

    WANG W W, LI Y, HAN Z, et al. Brief analysis on the establishment of major linear engineering geological safety monitoring and early warning system from the derailment accident of train T179[J]. Urban Geology, 2020, 15(2): 137-140. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-1903.2020.02.003
    [3] 杨能普, 韩梅, 陈超, 等. 基于动态Nadal限度的重车重心限制高度[J]. 铁道学报, 2016, 38(2): 33-41. doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2016.02.005

    YANG N P, HAN M, CHEN C, et al. Gravity center height limit of loaded wagon based on dynamic Nadal limits[J]. Journal of the China Railway Society, 2016, 38(2): 33-41. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2016.02.005
    [4] 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. doi: 10.3321/j.issn:1001-4632.2007.04.020

    HAN M, WANG Y L, PANG L, et al. Gravity center height limit of loaded wagon based on safety criteria for derailment coefficient[J]. China Railway Science, 2007, 28(4): 106-110. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1001-4632.2007.04.020
    [5] 冯陈程, 关庆华, 赵鑫. 偏载对重载货车运行安全性的影响[J]. 机车电传动, 2019(2): 20-23. doi: 10.13890/j.issn.1000-128x.2019.02.004

    FENG C C, GUAN Q H, ZHAO X. Influence of partial load on running safety of heavy haul train[J]. Electric Drive for Locomotives, 2019(2): 20-23. (in Chinese) doi: 10.13890/j.issn.1000-128x.2019.02.004
    [6] KOO J S, CHO H J. A method to predict the derailment of rolling stock due to collision using a theoretical wheelset derailment model[J]. Multibody System Dynamics, 2012, 27(4): 403-422. doi: 10.1007/s11044-011-9270-y
    [7] WU B F, CHEN D W, YANG L. The literature review on the research of derailment[M]//LI X, XU X F. Proceedings of the Fourth International Forum on Decision Sciences. Singapore: Springer, 2017: 665-673
    [8] CHEN C H, CHENG Y C, YANG S C, et al. Dynamic analysis for derailment safety of high-speed railway vehicle bogies[J]. Advanced Materials Research, 2011, 199-200: 239-242. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.199-200.239
    [9] LING L, XIAO X B, JIN X S. Development of a simulation model for dynamic derailment analysis of high-speed trains[J]. Acta Mechanica Sinica, 2014, 30(6): 860-875. doi: 10.1007/s10409-014-0111-0
    [10] 唐语, 刘放, 邹逸鹏, 等. 中低速磁浮车辆-道岔主动梁刚柔耦合振动分析[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(4): 500-504. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200377

    TANG Y, LIU F, ZOU Y P, et al. Analysis on coupling vibration of mid-low speed maglev vehicle on active turnout girder[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(4): 500-504. (in Chinese) doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200377
    [11] 李竹文, 戴焕云. 基于突变理论的列车脱轨机理研究[J]. 铁道建筑, 2013(1): 91-95.

    LI Z W, DAI H Y. Research on mechanism of train derailment based on catastrophe theory[J]. Railway Construction, 2013(1): 91-95. (in Chinese)
    [12] 刘文辉, 戴焕云. 基于燕尾突变的车辆脱轨机理研究[J]. 机械工程与自动化, 2015(1): 1-3. doi: 10.3969/j.issn.1672-6413.2015.01.001

    LIU W H, DAI H Y. Vehicle derailment mechanism study based on swallowtail catastrophe theory[J]. Mechanical Engineering & Automation, 2015(1): 1-3. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1672-6413.2015.01.001
    [13] WANG Y P, WEIDMANN U A, WANG H S. Using catastrophe theory to describe railway system safety and discuss system risk concept[J]. Safety Science, 2017, 91: 269-285. doi: 10.1016/j.ssci.2016.08.026
    [14] 曾庆元, 向俊, 周智辉, 等. 列车脱轨分析理论与应用[M]. 长沙: 中南大学出版社, 2006

    ZENG Q Y, XIANG J, ZHOU Z H, et al. Theory and application of train derailment analysis[M]. Changsha: Central South University Press, 2006. (in Chinese)
    [15] 桑博德. 突变理论入门[M]. 凌复华, 译. 上海: 上海科学技术出版社, 1983

    SANG B D. An introduction to catastrophe theory[M]. LING F H, trans. Shanghai: Shanghai Scientific and Technological Literature Publishing House, 1983. (in Chinese)
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  • 收稿日期:  2021-04-16
  • 刊出日期:  2023-06-25

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