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铁路机车车辆运行仿真试验台

 
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  1.新颖性和创造性:

  本专利从机车车辆整车动力学性能优化及其与线路之间相互作用关系研究出发,通过建立机车车辆运行仿真试验台,实现了机车车辆设计与制造阶段动力学参数与整车性能的优化,从而构建机车车辆设计-制造-运营维护全寿命周期动力学性能的研究体系,提高了我国铁路机车车辆,特别是高速动车组的自主创新能力。

  为了实现机车车辆在直线、曲线及不平顺扰动线路上运行的台架模拟,本发明专利“铁路机车车辆运行仿真试验台”以及相关的发明专利“基于差速传动机构的铁路机车车辆运行仿真试验台”、“一种单机车定置滚动试验台”和“一种多机车定置滚动试验台”,在传统的车轮对轨道轮(滚轮)的滚动试验台的基础上,提出了一种滚轮滚动和垂向、横向激振及左右滚轮差速的四维运动耦合技术,实现了全参数轨道空间状态机车车辆运行模拟技术,构建成铁路机车车辆运行模拟的台架试验技术。具体的发明点有:

  ·发明点1:发明机械结构的左右滚轮差速技术、实现机车车辆在曲线上的运行模拟。

  ·发明点2:发明轨道不平顺状态模拟技术,实现真实线路不平顺谱的再现。

  ·发明点3:发明电轴同步技术,实现整车试验各试验台单元间的柔性同步。

  2.技术先进性

  通过本专利技术在西南交通大学牵引动力国家重点实验室建立的1:1铁路机车车辆运行仿真试验台,具有横向、垂向和侧向水平弯曲的扰动激振加载功能和直线及曲线模拟能力,完全实现了机车车辆在各种真实线路全参数轨道空间状态下的运行模拟,且列车运行模拟速度可达600km/h。

  表1是世界上机车车辆整车台架试验台性能比较,可以看到,基于本专利技术研制的铁路机车车辆运行仿真试验台,在高速试验速度(600km/h)、同步方式(电轴同步)、曲线模拟(左右轮差速)、轨道不平顺模拟(轨道谱反演)、轴数(6根)和单轴功率等方面都达到世界最好。是世界上速度最高、功能最强、技术最先进、运用最成功的机车车辆运行模拟试验台。

表1 机车车辆整车台架试验台性能比较

  3.技术应用

  利用该试验台,完成了我国200km/h-250km/h、300km/h-380km/h系列所有高速动车组、500km/h高速试验列车、城轨车辆等转向架及整车动力学性能台架试验,测定了机车车辆的蛇行失稳速度,验证了其动力学设计性能,通过悬挂参数优化,进一步提高机车车辆性能,并掌握了在阻尼器等重要零部件在失效状态下的机车车辆的安全性。自2007年起,利用该试验台完成高速动车组动力学性能验证和优化试验21项,有力支撑了我国高速动车组引进消化吸收再创新,特别是CRH380新一代动车组的研制,同时创造了机车车辆运行模拟600km/h最高速度的世界纪录。由于本专利技术的应用,加速了我国机车车辆特别是高速动车组的自主创新,我国累计生产高速动车组1038列。三年来,在本成果的支持下,为企业新增利润超40亿元,新增税收超15亿元。同时国家和行业已将机车车辆运行模拟台架试验列入相关标准和规范。

 

图1 高速动车组动力学性能台架试验

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