魏　偉， 王　廠， 張　淵， 趙旭寶

(1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，遼寧 大連　116028；2.齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司大連研發(fā)中心，遼寧 大連　116052)

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重載列車(chē)撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷模型及速度曲線優(yōu)選

魏偉1， 王廠2， 張淵1， 趙旭寶1

(1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，遼寧 大連116028；2.齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司大連研發(fā)中心，遼寧 大連116052)

摘要：據(jù)列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)理論建立撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)仿真模型，考慮緩沖器強(qiáng)非線性特性、車(chē)鉤間隙效應(yīng)、車(chē)輛啟動(dòng)及運(yùn)行阻力等因素開(kāi)發(fā)出撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷仿真系統(tǒng)。通過(guò)列車(chē)撥車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的有效性，據(jù)出口撥車(chē)機(jī)系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)速度曲線預(yù)測(cè)4萬(wàn)噸列車(chē)撥車(chē)載荷。結(jié)果表明，初始設(shè)計(jì)速度下?lián)苘?chē)機(jī)最大載荷為1 414.9 kN。通過(guò)對(duì)4萬(wàn)噸列車(chē)速度曲線的優(yōu)選保證撥車(chē)效率及每次撥車(chē)距離，撥車(chē)機(jī)載荷較原方案下降30%，時(shí)間縮短5 s。該動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)可為重載列車(chē)撥車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)提供新手段。

關(guān)鍵詞：重載列車(chē)；車(chē)輛動(dòng)力學(xué)；撥車(chē)機(jī)；翻車(chē)機(jī)

撥車(chē)機(jī)作為翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)重要組成部分，可撥送列車(chē)到指定位置準(zhǔn)確停車(chē)，且直接影響翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)制造成本及翻卸效率。撥車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)載荷過(guò)大會(huì)增加成本；過(guò)小則不能滿(mǎn)足翻卸效率需要。隨列車(chē)牽引噸數(shù)不斷增加撥車(chē)力亦不斷增加，撥車(chē)過(guò)程中車(chē)輛緩沖器變形非常顯著，會(huì)產(chǎn)生明顯的伸縮效應(yīng)，加之緩沖器的強(qiáng)非線性而使撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷設(shè)計(jì)十分復(fù)雜。目前，國(guó)內(nèi)撥車(chē)機(jī)最大撥送列車(chē)為1萬(wàn)噸，但出口4萬(wàn)噸列車(chē)撥車(chē)機(jī)給設(shè)計(jì)提出更高要求，且散裝卸貨方式逐漸由人工向機(jī)械化過(guò)渡，而大多發(fā)電廠、碼頭、鋼鐵公司等亦用機(jī)械化翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)卸煤碳、礦石。

我國(guó)主要以5 000噸列車(chē)為主，車(chē)身短、重量輕，所需撥車(chē)力較小，緩沖器變形亦小。列車(chē)基本以整體運(yùn)動(dòng)為主，撥車(chē)機(jī)載荷設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，主要以最大加速度為依據(jù)，利用牛頓第二定律計(jì)算最大撥車(chē)機(jī)載荷作為固定值，稱(chēng)為靜態(tài)載荷，并據(jù)此設(shè)計(jì)電機(jī)及傳動(dòng)裝置。隨被牽引列車(chē)長(zhǎng)度、重量增加，撥車(chē)機(jī)動(dòng)力不斷增大，用靜態(tài)載荷計(jì)算方法會(huì)使撥車(chē)機(jī)出現(xiàn)極大能力浪費(fèi)。在長(zhǎng)大列車(chē)撥車(chē)過(guò)程中列車(chē)緩沖器會(huì)出現(xiàn)較大伸縮效應(yīng)，致?lián)苘?chē)過(guò)程中列車(chē)產(chǎn)生較大縱向振動(dòng)。無(wú)論施加牽引力或制動(dòng)力均與列車(chē)縱向伸縮振動(dòng)相關(guān)，載荷為非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。緩沖器變形時(shí)撥車(chē)力傳遞需時(shí)間過(guò)程，并非所有車(chē)輛同步受力，此與靜態(tài)載荷計(jì)算完全不同，因此將考慮列車(chē)伸縮效應(yīng)的撥車(chē)力稱(chēng)為動(dòng)態(tài)撥車(chē)載荷。因傳統(tǒng)靜態(tài)撥車(chē)機(jī)載荷設(shè)計(jì)已不能滿(mǎn)足要求，而動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)是發(fā)展趨勢(shì)，屬于列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)研究范疇?？v向動(dòng)力學(xué)因重載列車(chē)快速發(fā)展而產(chǎn)生，由于車(chē)鉤斷裂、疲勞事故頻發(fā)，列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)日益得到重視。Ansari等[1]通過(guò)模擬方法研究緩沖器剛度、車(chē)鉤間隙、制動(dòng)對(duì)車(chē)鉤力影響。Chou等[2]研究電控制動(dòng)下重載列車(chē)車(chē)鉤力問(wèn)題表明，電控制動(dòng)可明顯提高制動(dòng)同步性、減小車(chē)鉤力。Belfarte等[3]用MATLAB仿真環(huán)境研究歐洲重載列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]對(duì)大秦線2萬(wàn)噸列車(chē)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)研究。耿志修[5]開(kāi)發(fā)列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)，研究列車(chē)縱向沖動(dòng)問(wèn)題。魏偉等[6]用仿真方法研究?jī)扇f(wàn)噸列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。魏偉等[7]據(jù)仿真結(jié)果分析縱向沖動(dòng)機(jī)理，認(rèn)為重載列車(chē)最大車(chē)鉤力由擠壓力或沖擊力產(chǎn)生，并提出降低擠壓力、沖擊力途徑。魏偉等[8]針對(duì)列車(chē)縱向沖動(dòng)制動(dòng)激勵(lì)獲取難題，提出模型化列車(chē)空氣制動(dòng)系統(tǒng)新方法。魏偉等[9]開(kāi)發(fā)空氣制動(dòng)與縱向動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)，可徹底解決列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)仿真中制動(dòng)時(shí)激勵(lì)載荷問(wèn)題。盡管列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究已取得重要進(jìn)展及成果，但有關(guān)低速運(yùn)行的撥車(chē)機(jī)撥車(chē)過(guò)程牽引載荷研究較少。撥車(chē)機(jī)牽引載荷大小不僅關(guān)系翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)卸載能力，且對(duì)撥車(chē)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成本、價(jià)格及壽命均有顯著影響。郝映非[10]以齒條傳動(dòng)撥車(chē)機(jī)為例對(duì)其載荷譜、電機(jī)功率確定及匹配進(jìn)行分析、探討，但有關(guān)重載列車(chē)撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷設(shè)計(jì)研究較少。

本文介紹基于列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)的撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)仿真原理，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證仿真系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，并仿真某公司出口的4萬(wàn)噸列車(chē)初始設(shè)計(jì)速度曲線的撥車(chē)載荷，在運(yùn)輸效率不降低條件下提出以降低撥車(chē)機(jī)載荷為目標(biāo)的新速度曲線。

1撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)

據(jù)剛體動(dòng)力學(xué)基本原理，將列車(chē)離散成一系列質(zhì)量-彈簧阻尼系統(tǒng)，僅考慮列車(chē)縱向自由度，每個(gè)車(chē)輛離散成一個(gè)集中質(zhì)量，緩沖器離散成彈簧阻尼裝置，見(jiàn)圖1。

圖1　列車(chē)動(dòng)力學(xué)模型Fig.1 The model of train

每個(gè)車(chē)輛(集中質(zhì)量)在任何時(shí)刻的受力見(jiàn)圖2。

圖2　單個(gè)車(chē)輛受力圖Fig.2 The force acting on one vehicle

任意瞬時(shí)，每個(gè)機(jī)車(chē)或車(chē)輛(集中質(zhì)量塊)受力有前后車(chē)鉤力FGi(t)，F(xiàn)Gi+1(t)、運(yùn)行阻力FAi(t)、坡道阻力FWi(t)、曲線阻力FRi(t)及撥車(chē)機(jī)所在位置的撥車(chē)力FL(t)。則第i車(chē)運(yùn)動(dòng)方程為

FWi(t)-FAi(t)-FRi(t),(i=1～n)

(1)

式中：FG1(t)=0；FGn+1(t)=0；n為列車(chē)中所含車(chē)輛總數(shù)。

當(dāng)i為對(duì)應(yīng)的撥車(chē)機(jī)時(shí)，F(xiàn)L(t)即為撥車(chē)力，否則，F(xiàn)L(t)=0。車(chē)鉤力FGi(t)可據(jù)兩車(chē)相對(duì)位移、速度由緩沖器模型獲得。運(yùn)行阻力據(jù)列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程[11]計(jì)算，方法如下：

車(chē)輛為重車(chē)時(shí)單位重量基本阻力為

w0=0.92+0.004 8v+0.000 125v2

(2)

車(chē)輛為空車(chē)時(shí)單位重量基本阻力為

w0=2.23+0.005 3v+0.000 675v2

(3)

式中：v為列車(chē)運(yùn)行速度(單位km/h)。

FAi(t)=migw0

(4)

式中：mi為第i車(chē)質(zhì)量。

據(jù)列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程,啟動(dòng)阻力取3.5 N/kN。據(jù)文獻(xiàn)[12]，低速運(yùn)行時(shí)基本阻力與“規(guī)程”中阻力略有不同，為滿(mǎn)足此需求，在系統(tǒng)中設(shè)置對(duì)話框輸入阻力方式，可手動(dòng)輸入運(yùn)行阻力及啟動(dòng)阻力。

附加阻力包括坡道附加阻力及曲線阻力，據(jù)“規(guī)程”，單位重量坡道阻力等于坡道坡度千分?jǐn)?shù)，即wi=k，其中k為坡道坡度，上坡取正值，下坡取負(fù)值。曲線阻力據(jù)“規(guī)程”規(guī)范計(jì)算，計(jì)算方法為：

列車(chē)長(zhǎng)度小于或等于曲線長(zhǎng)度時(shí)單位重量曲線阻力為

(5)

式中：R為曲線半徑(單位m)。

列車(chē)長(zhǎng)度大于曲線長(zhǎng)度時(shí)單位重量曲線阻力為

(6)

式中：ll為列車(chē)長(zhǎng)度；lr為曲線長(zhǎng)度，單位m。

牽引計(jì)算中曲線長(zhǎng)度含圓曲線長(zhǎng)度及兩端緩和曲線各半長(zhǎng)度，計(jì)算式為

(7)

式中：Lr為曲線總長(zhǎng)，單位m；lyz1，lyz2為曲線兩端緩和曲線長(zhǎng)，單位m。

緩沖器特性為影響列車(chē)縱向沖動(dòng)的重要因素，本文借鑒文獻(xiàn)[9]緩沖器模型，設(shè)緩沖器作用力與兩車(chē)相對(duì)速度、相對(duì)位移相關(guān)，并考慮車(chē)鉤緩沖裝置的整體間隙，即

(8)

找到緩沖器剛度與阻尼函數(shù)后利用模型仿真計(jì)算不同速度的單車(chē)撞擊單車(chē)沖擊。各種速度下沖擊模型均能較好表達(dá)緩沖器特性。本文所用某型號(hào)緩沖器在相對(duì)速度4 km/h沖擊下的車(chē)鉤力及緩沖器壓縮量關(guān)系即緩沖器特性曲線見(jiàn)圖3。圖中箭頭指向文緩沖器壓縮回彈運(yùn)動(dòng)方向，車(chē)鉤力為0的平臺(tái)即為車(chē)鉤間隙影響，間隙越大平臺(tái)越長(zhǎng)。由圖3可看出緩沖器強(qiáng)非線性與車(chē)鉤間隙影響。緩沖器壓縮過(guò)程中較明顯的環(huán)至少有4個(gè)，最大環(huán)為緩沖器第1次壓縮回彈，所形成的環(huán)面積即為緩沖器在第1循環(huán)消耗的能量。第1大環(huán)結(jié)束后有1車(chē)鉤力為零的平直段，此由車(chē)鉤間隙造成，在該階段車(chē)鉤力為0，過(guò)車(chē)鉤間隙后在緩沖器壓縮量正值范圍又出現(xiàn)1壓縮環(huán)，相對(duì)第1大環(huán)減小許多，此后在壓縮量為負(fù)值、正值范圍出現(xiàn)幾個(gè)小環(huán)，且每個(gè)環(huán)越來(lái)越小。該緩沖器模型在列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)仿真中已用較長(zhǎng)時(shí)間，各工況列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合度較好。

圖3　4 km/h沖擊時(shí)考慮車(chē)鉤間隙的緩沖器特性曲線Fig.3 The draft gear characteristic with slack under 4 km/h initial velocity

2撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷仿真系統(tǒng)有效性驗(yàn)證

為驗(yàn)證基于列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)的撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷仿真系統(tǒng)準(zhǔn)確性，在華能營(yíng)口電廠進(jìn)行撥車(chē)機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)。共測(cè)試一列車(chē)，該車(chē)由55節(jié)車(chē)箱組成，測(cè)試每撥送一次的撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷，共試驗(yàn)55次。選車(chē)鉤尾部及大臂應(yīng)變較大區(qū)域作為測(cè)試貼片區(qū)，如大臂正面及對(duì)應(yīng)背面，測(cè)試撥車(chē)力。在移動(dòng)平臺(tái)牽引齒輪上安裝撥片測(cè)試平臺(tái)速度。采用兩套試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，即日本共和動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)、德國(guó)IMC動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)。測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖4，55次試驗(yàn)最大撥車(chē)力見(jiàn)圖5。由圖5 看出，最大撥車(chē)力變化趨勢(shì)隨撥車(chē)次數(shù)增加(列車(chē)中車(chē)輛數(shù)目越少)撥車(chē)力越小。最大撥車(chē)力試驗(yàn)結(jié)果有一定離散性，造成離散的原因可能為前一次撥車(chē)停車(chē)狀態(tài)不同，車(chē)鉤拉壓狀態(tài)不完全一致及撥車(chē)速度不同所致。

圖4　撥車(chē)機(jī)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.4 Experiment site

據(jù)最大撥車(chē)力試驗(yàn)結(jié)果，擬合撥車(chē)力與撥車(chē)次數(shù)關(guān)系曲線，表達(dá)式為

y=562.171 8-7.192 4x

(9)

圖5　試驗(yàn)最大撥車(chē)力圖Fig.5 Maximum force of experiments

用撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷仿真系統(tǒng)計(jì)算相同條件下?lián)苘?chē)機(jī)牽引力，并與試驗(yàn)結(jié)果擬合曲線進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)圖6。由圖6看出，第35 次試驗(yàn)前仿真結(jié)果處于試驗(yàn)結(jié)果中部，基本代表試驗(yàn)結(jié)果平均值。第35 次后仿真值略小于試驗(yàn)值，表明仿真模型在車(chē)輛數(shù)目較少時(shí)尚需進(jìn)一步完善。

圖6　仿真最大撥車(chē)力圖Fig.6 Maximum force of simulation

3四萬(wàn)噸列車(chē)撥車(chē)載荷仿真

目前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)撥車(chē)列車(chē)為1萬(wàn)噸，若撥送更長(zhǎng)列車(chē)缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。據(jù)某廠出口澳大利亞4萬(wàn)噸翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)撥車(chē)機(jī)運(yùn)行速度曲線。列車(chē)由2臺(tái)機(jī)車(chē)及240節(jié)重車(chē)組成。機(jī)車(chē)位于列車(chē)頭部，每臺(tái)自重196 t，長(zhǎng)23 m，每輛車(chē)重160 t，長(zhǎng)12 m，空車(chē)重22.5 t，整車(chē)總重38 596 t。撥車(chē)機(jī)速度曲線見(jiàn)圖7，加速階段2 s，加速到0.55 m/s，該速度持時(shí)54 s接兩個(gè)減速段：第1段0.5 s，減速到0.18 m/s；兩減速段有1恒速區(qū)段，恒速時(shí)間30.7 s；第2減速段0.8 s，完整撥車(chē)時(shí)間88 s，一次撥車(chē)走行距離為36 m。

圖7　4萬(wàn)噸列車(chē)初始設(shè)計(jì)速度曲線Fig.7 Initial design velocity for 40 000 t train

由以上條件所得撥車(chē)力仿真計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖8。由圖8看出，撥車(chē)力在加速終點(diǎn)時(shí)(2 s)產(chǎn)生991.5 kN峰值，之后短時(shí)下降再緩慢增加，在恒速段末尾55.6 s時(shí)達(dá)最大值1 414.9 kN后開(kāi)始下降，直到停車(chē)。

圖8　4萬(wàn)噸撥車(chē)載荷預(yù)測(cè)圖Fig.8 Predictive chart of indexer load for 40 000 t train

由撥車(chē)力仿真曲線及計(jì)算中間結(jié)果可知，加速階段只有少量車(chē)開(kāi)始加速，大量車(chē)處于靜止并未運(yùn)動(dòng)，故在加速段末尾撥車(chē)力并未達(dá)最大。當(dāng)撥車(chē)機(jī)進(jìn)入恒速階段后由靜止轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的車(chē)輛不斷增多，撥車(chē)力不斷加大。開(kāi)始減速階段撥車(chē)力達(dá)最大值，加速車(chē)輛最多，因列車(chē)較長(zhǎng)并未達(dá)到所有車(chē)輛全部加速。若列車(chē)較短，在恒速階段所有列車(chē)加速完畢，則在減速階段開(kāi)始前撥車(chē)力應(yīng)達(dá)最大值。由此推斷，通過(guò)適當(dāng)修改加速階段持時(shí)及恒速階段運(yùn)行速度可能會(huì)降低撥車(chē)力最大值。

4四萬(wàn)噸列車(chē)撥車(chē)速度優(yōu)選

由于列車(chē)較短基本以整體形式運(yùn)動(dòng)，因此撥車(chē)機(jī)牽引速度主要靠經(jīng)驗(yàn)亦能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。撥送重載列車(chē)時(shí)，由于列車(chē)編組較長(zhǎng)，加之動(dòng)態(tài)效應(yīng)影響較大，簡(jiǎn)單據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)撥車(chē)機(jī)速度已不能滿(mǎn)足要求。4萬(wàn)噸列車(chē)撥車(chē)機(jī)速度初始設(shè)計(jì)曲線表明仍有余地對(duì)撥車(chē)機(jī)載荷進(jìn)行優(yōu)選，載荷優(yōu)選有兩種方式，即不增加撥車(chē)機(jī)載荷下縮短撥車(chē)時(shí)間、提高撥車(chē)效率及撥車(chē)周期不變條件下降低撥車(chē)機(jī)載荷。

本文優(yōu)選據(jù)撥車(chē)機(jī)制造廠要求，保證撥車(chē)機(jī)最高運(yùn)行速度不高于0.55 m/s，撥車(chē)時(shí)間不大于88 s，走行距離為36 m，且以降低最大撥車(chē)力為目標(biāo)。撥車(chē)機(jī)速度曲線由5部分組成，即：加速階段、第1次勻速階段、第1次減速階段、第2次勻速階段、第2次減速階段。最大撥車(chē)力發(fā)生在撥車(chē)機(jī)第1次加速后恒速運(yùn)行階段(圖8)，主要因恒速階段車(chē)輛啟動(dòng)逐漸增多，若不增加速度，僅靠已加速車(chē)輛帶動(dòng)會(huì)降低最大撥車(chē)力，因此對(duì)原恒速階段速度逐漸降低，適當(dāng)修正原恒速階段后的速度，以確保整個(gè)撥車(chē)過(guò)程走行距離不變。原速度曲線及2種新設(shè)計(jì)速度曲線見(jiàn)圖9。其中優(yōu)選1曲線速度由0勻加速2.5 s到0.55 m/s后勻速運(yùn)行22.5 s，再以弧線形式減速到0運(yùn)行85 s行走36 m，最高運(yùn)行速度仍為0.55 m/s；優(yōu)選2曲線無(wú)勻速階段，加速階段結(jié)束后直接以弧線形式減速到0，運(yùn)行83 s行走36 m，最高運(yùn)行速度為0.54 m/s。

圖9　4萬(wàn)噸列車(chē)優(yōu)化速度曲線Fig.9 Optimized velocity curves

原速度與2種優(yōu)選速度曲線撥車(chē)力見(jiàn)圖10。其中原始曲線第1峰值為991.5 kN，最大值為1 414.9 kN；優(yōu)選1曲線第1峰值為876.8 kN，最大值為1 029.1 kN；優(yōu)選2曲線第1峰值為989 kN，且為最大值；優(yōu)選1方案將最大撥車(chē)力減小385.7 kN，減幅27%，撥車(chē)時(shí)間縮短3 s，縮短幅度3.4%；優(yōu)選2方案將最大值減小425.9 kN，減幅30%，將撥車(chē)時(shí)間縮短5 s，縮短幅度5.7%。兩種方案不僅能減小最大撥車(chē)力、縮短撥車(chē)時(shí)間，且提高撥車(chē)效率。

圖10　4萬(wàn)噸列車(chē)優(yōu)化撥車(chē)力曲線Fig.10 The hauling load for optimized velocity

據(jù)以上初選結(jié)果，翻車(chē)機(jī)廠方已針對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。

5結(jié)論

據(jù)列車(chē)縱向動(dòng)力學(xué)原理建立撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷仿真模型，采用撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)仿真計(jì)算4萬(wàn)噸列車(chē)在不同速度曲線下?lián)苘?chē)載荷，以減小最大撥車(chē)力、縮短撥車(chē)時(shí)間為目標(biāo)，對(duì)4萬(wàn)噸列車(chē)速度曲線進(jìn)行優(yōu)選，結(jié)論如下：

(1)本文所用撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷仿真模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，能預(yù)測(cè)撥車(chē)機(jī)動(dòng)態(tài)載荷。

(2)四萬(wàn)噸列車(chē)在原設(shè)計(jì)速度曲線條件下最大撥車(chē)載荷發(fā)生在恒速階段，最大撥車(chē)載荷為1 414.9 kN。

(3)對(duì)傳統(tǒng)的撥車(chē)速度曲線，較短列車(chē)的最大車(chē)鉤力可能發(fā)生在加速階段，而長(zhǎng)車(chē)最大車(chē)鉤力可能發(fā)生在恒速階段。

(4)對(duì)長(zhǎng)列車(chē)在恒速階段利用前車(chē)帶后車(chē)可降低最大車(chē)鉤力，優(yōu)化速度曲線。

(5)本文所提兩種速度優(yōu)化曲線與原設(shè)計(jì)速度曲線相比，方案1可降低最大車(chē)鉤力27%，撥車(chē)時(shí)間縮短3 s；方案2可降低最大車(chē)鉤力30%，撥車(chē)時(shí)間縮短5 s。

參 考 文 獻(xiàn)

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Simulation of indexer dynamic load of heavy haul trains

WEIWei1,WANGChang2,ZHANGYuan1,ZHAOXu-bao1

(1. College of Traffic and Transportation Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China;2. Dalian Development Center of Qiqihar Rail Traffic Equipment Co., Ltd., Dalian 116052, China)

Abstract:The simulation model for indexer dynamic load in this work was established based on the train longitudinal dynamics theory. In the model, the important factors of the strong nonlinear characteristics of draft gear, coupler slack effect, and the vehicle starting and running resistance are considered. The indexer test data was used to validate the model. According to the 40 000-ton train indexer initial design speed curve, the dynamic load was predicted for the 40 000-ton trains. Under the initial design speed condition, the indexer maximum load is 1 414.9 kN. After optimization of the velocity curve, the optimization scheme to ensure dumping efficiency, and the train moving distance, the maximum load decreases by 30% of the original design, which shortens the time for 5 s. This dynamic simulation system provides a new tool for heavy haul indexer load design.

Key words:heavy haul train; vehicle system dynamics; indexer; car dumper

中圖分類(lèi)號(hào):U270.11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2016.06.029

收稿日期：2014-11-19修改稿收到日期：2015-03-20

基金項(xiàng)目：鐵道部科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2012J012-F)；遼寧省教育廳基金項(xiàng)目(L2012168)

第一作者 魏偉 男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，1963年生