课程名称：《综合课程设计》
院系：
专业：
学号：
姓名：
小组成员：
西南交通大学峨眉校区
火车模型的制作及其驱动控制设计
一、总体设计
首先制作一个火车模型，设计控制系统实现对小车的驱动控制。系统实现由以下部分构成：车体、PC上位机、转发器、下位机、以及2.4GHz无线通信模块。利用UG制作车模，利用 CVI生成的软件完成参数设置及对执行机构的智能控制等功能。
小组分工：
轮对制作：全员一起
车模制作及设计：
上位机（程序）设计：
二、火车模型
首先是轮对的制作，做出能组装成四节车厢的轮对（如图1）。
利用激光雕刻出的转向架及车底板，加上轮对组装出车底架（如图2）。
利用UG制作车模，用3D打印机打出模型，最后组装成一节车厢，由此火车模型以完成（如图3）。
图1
图2 图3
三、小车驱动控制系统的实现
1、硬件设计
该系统采用串口实现PC上位机与转发器间的通信，采用2.4GHz无线通信模块实现转发器和下位机间的通信，通过下位机驱动电机，最后把它们连接成由PC上位机控制下位机的控制系统。
2.4GHz无线通信采用NRF24L01模块(图4)，NRF24L01是NORDIC公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用FSK调制。该模块使用的2.4Ghz全球开放ISM频段免许可证使用，126 频道，满足多点通信和跳频通信需要，可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度可以达到2M（bps）。该芯片通过SPI与外部MCU通信，最大的SPI速度可以达到10Mhz。当工作在发射模式下发射功率为0dBm时电流消耗为11.3mA，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制。模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)。可设置自动应答，确保数据可靠传输。内置专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC 开关电源均有很好的通信效果。
图4 NRF24L01无线模块外观引脚图
2、软件设计
2.1单片机通信程序
上位机和下位机的通信过程如图5所示，数据在通信过程中的控制格式和应答格式如图6和图7 所示。
图5通信过程
◆起始字节：A0H。
◆方向控制字： 00H-电机反转；
01H-电机正转；
◆速度控制字： 00H-电机停止转动；
01H-电机转速为1挡；
02H-电机转速为2挡；
03H-电机转速为3挡；
04H-电机转速为4挡；
05H-电机转速为5挡。
◆数据字：为00H-FFH。
◆结束字节：A0H。
2.2上位机设计
在上位机的设计中，控制面板中包含了控制机车行驶方向、行驶速度以及机车开关的选框。上位机的控制面板和程序流程框图如图8和图9所示。
图8 控制面板
(a)主函数 (b)回调函数
图9 上位机程序流程框图
2.3转发器程序设计
转发器的主要作用是将PC上位机通过串口发来的数据通过NRF24L01无线模块转发到下位机，以实现上位机和下位机间的通信。其程序如图10所示。
图10 转发器程序流程框图
三、心得体会
这是一次小组作业，由我们小组六个女同学一起完成的。这个学期，我们分工合作，齐心协力，最终成功完成小车试跑。在做的过程中，我们一起努力，通过查找资料、小组讨论、向老师同学寻求帮助等，完成了设计。
我的主要任务是车模制作，先是自己通过视频来学习UG软件，然后再练习，最后做出小组设计的车模。刚开始，总是又慢又总出错，就去向厉害的同学请教，慢慢自己也能做出个样来，最后成功完成了任务。
在设计过程中，我们一起苦恼过，烦躁过，但当我们的成品出来时，我们又很满足，特别是小车成功在轨道上运行时，我们非常高兴，它就像自己的孩子，是精心呵护出来的。我也非常珍惜这段时间和小组在一起完成设计的日子，已经大四了，每一天都很珍贵！
也非常感谢给了我们帮助的老师和同学！
重庆公务员火车过桥原来有这么多花样 乐恩教育公考研究中心 杨治林 重庆公务员公考行测经常出现与火车相关的行程问题，很多人觉得其类型多变，难以捉摸。其实“火车”的考法很简单，掌握基本模型后，举一反三易如反掌，快点来围观！ 重庆公务员一、火车过桥模型：火车长L1，以速度V 通过长为L2的桥，需要多长时间：V L L 21+ 二、火车错车模型：甲火车长L1，速度为V1;乙火车长L2，速度为V2 ①：若两火车相向而行，从车头相遇至车尾离开需要多长时间： 2121V V L L ++ 从车头相对，到车尾离开，甲、乙两火车共走了两个车长 ②：若两火车同向而行，从车头追上至车尾离开需要多长时间：2 12 1V V L L -+ 从车头追上，到车尾离开，甲车比乙车多走了两个车长 重庆公务员三、“火车”与“人”的错车模型：火车长为L ，速度为V1；人的速度为V2 ①：若火车与人相向而行，问火车从人身边经过需要多少时间： 2 1V V L + ②：若火车与人同向而行，火车从人身边经过需要多少时间：21V V L - 明白了其中道理，还是需要练习来检验学习效果哟，先定一个小目标：做对两个真题！ 例：一批救灾物资分别随16列货车从甲站紧急调到600公里以外的乙站，每列货车的平均
速度都为125公里/小时。若两列相邻的货车在运行中的间隔不得小于25公里，则这批物资全部到达乙站最少需要（ ）小时。【2015-重庆选调】 A.7.4 B.7.8 C.8 D.8.2 解析：B 。16列火车以最小间距25公里连接的总长度为15×25=375公里，当成一个“火车串”，当“火车串”的尾巴到达乙站时，物资全部到达。故这批物资全部到达需要用时（600+375）÷125=7.8小时。 例：一列火车长110米，现以30km/h 的速度向北缓缓行驶，10:14追上向北行走的路人甲，15秒钟后离开甲。10:20迎面遇上向南行走的路人乙，12秒后离开乙。甲乙两人几时相遇？ 【2014-重庆选调】 A.10：50 B.10：44 C.11：10 D.11：00 解析：B 。火车速度130km/h=30000/3600= 325m/s ，火车追上甲后15s 离开甲，即（3 25－v 甲）×15=110，解得V 甲=1。同理，火车遇上乙后12秒离开乙，即（3 25+v 乙）×12=110，解得V 乙=5/6。10:20时，甲乙相距的距离为325×6－1×6=44。故相遇还需44÷（1+65）=24分钟，即10:44相遇。
“制作火车模型”教学设计 一、教材分析 （一）教材的地位与作用 在新教材的每一章的后面都安排有一节活动课，这样安排一方面是巩固已学知识，使数学知识向生活和实践继续延伸，更重要的是为了体现课程标准所倡导的“有效的数学学习不能单独依赖模仿与记忆，动手实践，自主探究与合作交流是学生学习数学的重要方式”这一重要思想。本节课是第三章“图形认识初步”后的一节数学活动课。通过本节活动课的学习，必将对培养学生用数学的眼光看待周围的世界，初步学会从数学的角度理解问题，并能运用所学的知识和技能解决问题，改变学生的学习方式等方面产生积极的作用。为了使学生的数学学习密切联系现实世界，同时也为了激活学生和鼓动学生，我设计－了火车第五次提速和讲故事的呈现形式，来激发学生探究的积极性。从而使学生始终保持能动、活跃的思维和积极的探究状态。 （二）教材的重点难点 根据活动内容和课程目标的要求，确定本节课的重点为“通过活动，使学生体验发现问题，选择用数学的思想、方法思考问题，确定科学的策略去解决问题”。因为七年级的学生初步的空间观念尚未形成，形象思维能力的发展还不够的现实，确定本节课的难点为：探索圆柱体和四棱台展开图的画法和裁剪。 二、目标分析 根据课程标准和活动内容，结合学生的认知结构和年龄特点，从知识技能、学习过程、情感态度三个角度考虑，本节课制定以下教学目标： （一）知识与技能目标 1．了解几何体与展开图之间的关系，能根据展开图判断和制作立体模型。 2．制作莫比乌斯带并探究其作用。 （二）过程目标 通过对火车模型的制作，让学生经历观察、抽象、比较、动手操作与交流等数学活动的体验，帮助学生积累数学活动的经验。学会学习、学会探索，发展应用意识。
第二章列车运行的基本数学模型 2.1 空气波传播的定性分析 在重载列车长大下坡周期性制动策略研究中，首先需要解决的难点就是长大下坡速度控制问题。由于重力的作用，列车会在长大下坡不断加速，为了保证列车的安全行驶必须施以足够的制动力。在此过程中，如果一直使用空气制动，长时间制动将使闸瓦过热，其次，由于制动缸漏泄制动力会不断衰减。所以重载列车长大下坡时必须间断使用空气制动，并且掌握好制动与缓解时机。由于列车管系中气体是不规则变化的，即无法直接预测整个列车管系中各部分压强的压强变化，在此将通过气体流动理论计算制动特性来可避免各种假定压强带来的计算不正确。 当速度过高时采取制动措施可能会出现运行速度超过限速；速度过低开始制动一方面可能运行速度低，线路通过能力没有完全发挥，另一方面可能出现因为缓解时间过短副风缸没有充风完毕，会出现制动力不足问题。而缓解时，如果速度过高开始缓解，则可能出现需要制动时副风缸还没有充满，此时制动，制动缸将没有足够的制动力，列车可能会出现失控的危险；如果速度过低开始缓解，则通过线路的速度过低。 2.1.1空气制动系统描述 首先对空气制动系统的机械结构和控制过程中的三个过程的认知理解，我们将列车制动机械结构简化抽象，在此基础上对降压制动、充风缓解和控制保压三个过程进行研究。 图1 空气制动系统示意图 2.1.1.1制动单元 车辆制动单元包括以上多个机械和空气组成部件,由于车辆类型和用途的不同,其具体的组成部件也会有所区别,但是大多数车辆制动单元的基本部件是一致的,在此我们主要简化研究控制阀（120三通阀）、副风缸和制动缸之间气压变化机理。
图2 空气制动单元示意图 2.1.1.2制动位 列车运行中准备进站停车或者减速时,通常是施行常用制动。司机施行常用制动减压后,因副风缸压力空气来不及通过滑阀和滑阀座向列车管逆流,于是在主活塞两侧产生了一定的压力差,此压力差产生的向上作用力克服了节制阀与滑阀背面间的摩擦阻力、橡胶膜板的变形阻力和压缩稳定弹簧的阻力以及主活塞重力等向下作用力的总和,使主活塞先带动节制阀上移,然后再带动滑阀上移,此时,由于120阀的动作,阻止了制动管的空气流向副风缸,同时紧急阀上的放风阀也被阻塞。空气只能从副风缸流向制动社,推动活塞向左边运动,然后通过基础制动装置作用到车轮上,如图3所示。（该过程在常用制动和紧急制动时都会发生,它们的区别就在于常用制动时,列车管的空气即不向车辆制动单元流动也不排向大气,但是紧急制动时,120阀除了有上述动作,还会通过紧急放风阀将列车管中的空气直接排向大气。换言之,紧急制动过程中,120阀通过紧急放风阀的动作,会大大加快列 车管的放风动作。）
铁路模型教具招标书 篇一：教具采购申请报告 采购申请报告 为了提高教学质量和提高教师教育教学的能力，特此向学校申请采购相应的数学教具箱两套具体如下表： 以上表内打√的为教学必要的教具，望学校董事会审批。 申请人：（签名）校长： 教务主任： 数学组长： 篇二：初一上册数学：“制作火车模型”教案 【编者按】教师在备课时，应充分估计学生在学习时可能提出的问题，确定好重点，难点，疑点，和关键。根据学生的实际改变原先的教学计划和方法，满腔热忱地启发学生的思维，针对疑点积极引导。一、教材分析(一)教材的地位与作用在新教材的每一章的后面都安排有一节活动课，这样安排一方面是巩固已学知识，使数学知识向生活和实践继续延伸，更重要的是为了体现课程标准所倡导的有效的数学学习不能单独依赖模仿与记忆，动手实践，自主探究与合作交流是学生学习数学的重要方式这一重要思想。本节课是第三章图形认识初步后的一节数学活动课。通过本节活动课的学习，必将对培养学生用数学的眼光看待周围的世界，初步学会从数学的角度理解问题，并能运用所学的知识和技能解决
问题，改变学生的学习方式等方面产生积极的作用。为了使学生的数学学习密切联系现实世界，同时也为了激活学生和鼓动学生，我设计-了火车第五次提速和讲故事的呈现形式，来激发学生探究的积极性。从而使学生始终保持能动、活跃的思维和积极的探究状态。(二)教材的重点难点根据活动内容和课程目标的要求，确定本节课的重点为通过活动，使学生体验发现问题，选择用数学的思想、方法思考问题，确定科学的策略去解决问题。因为七年级的学生初步的空间观念尚未形成，形象思维能力的发展还不够的现实，确定本节课的难点为：探索圆柱体和四棱台展开图的画法和裁剪。二、目标分析根据课程标准和活动内容，结合学生的认知结构和年龄特点，从知识技能、学习过程、情感态度三个角度考虑，本节课制定以下教学目标：(一)知识与技能目标1.了解几何体与展开图之间的关系，能根据展开图判断和制作立体模型。 2.制作莫比乌斯带并探究其作用。(二)过程目标通过对火车模型的制作，让学生经历观察、抽象、比较、动手操作与交流等数学活动的体验，帮助学生积累数学活动的经验。学会学习、学会探索，发展应用意识。(三)情感、态度与价值观目标初步认识数学与人类生活的密切联系及对人类历史发展的作用，激发学生的学习兴趣;感受数学活动充满着探索与创造，锻炼克服困难的意志，建立自信心。三、过程分析根据数学课程标准的基本理念，结合初一学生的认知水平和
模型专题训练之“火车头”模型【知识总结】 结论 已知：AC∥BD,BC平分∠ABC 结论：AB=AC 证明： ∵BC平分∠ABC ∴∠1=∠2 ∵AC∥BD ∴∠2=∠3 ∴∠1=∠3 ∴AB=AC 【备注】 角平分线，平行线，等腰三角形；三个中可以知二推一
【经典例题】 考法一一个“火车头” 【例1】如图，BD平分∠ABC，ED∥BC，∠1＝30°，求∠2，∠3的度数． 【练1】如图，BD平分∠ABC，ED∥BC，∠1＝25°．求∠2、∠3的度数． 【练2】如图，在△ABC中，BD平分∠ABC，DE∥BC，且交AB于点E，∠A＝60°，∠BDC＝86°，则∠BDE的度数为（） A．26°B．30°C．34°D．52°
【练3】如图，在△ABC中，BD平分∠ABC交AC于点D，DE∥BC交AB于点E，EF⊥BD于点F．求证：∠BEF＝∠DEF． 【例2】如图，在△ABC中，BD平分∠ABC，ED∥BC，若AB＝4，AD＝2，则△AED的周长是（） A．6B．7C．8D．10 【练1】如图，在△ABC中，AB＝AC，D、E两点分别在AC、BC上，BD是∠ABC的平分线，DE ∥AB，若BE＝5cm，CE＝3cm，则△CDE的周长是（） A．15cm B．13cm C．11cm D．9cm 【练2】如图，OP平分∠AOB，∠AOP＝15°，PC∥OA，PD⊥OA于点D，PD＝2，求PC的长．
【例3】如图，△ABC中，D、E分别是BC、AC的中点，BF平分∠ABC，交DE于点F，若BC＝8，则DF的长是（）（会用到八年级下中位线） A．2B．3C．D．4 【练1】已知：如图，△ABC中，BD平分∠ABC，且D为AC的中点，DE∥BC交AB于点E，若EB＝4，则线段BC的长为．（会用到八年级下中位线） 【练2】如图，等腰△ABC中，AB＝AC＝7cm，BC＝3cm，E、D分别是AB、AC上的点，BD 平分∠ABC，ED∥BC，则ED＝cm，△AED的周长是cm．（会用到九年级相似知识） 考法二“两个“火车头””模型 【例4】已知，如图，在△ABC中，OB和OC分别平分∠ABC和∠ACB，过O作DE∥BC，分别交AB、AC于点D、E，若DE＝8，则线段BD+CE的长为（） A．5B．6C．7D．8
高速列车轮轨接触关系研究 作者：邓柯 来源：《科学与信息化》2020年第31期 摘要高速列车是指车头流线造型设计，行驶速度在200km/h及以上的列车。随着列车运行速度的提高，复杂轮轨载荷占比的提升。由轮轨滚动接触引起的钢轨接触疲劳裂纹、钢轨磨耗、剥离掉块等钢轨损伤问题越来越严重，对列车运行安全造成极大的威胁。轮轨接触关系在高速轨道交通系统动力学中的重要性变得很突出。为了研究高速运行的列车更加实际的轮轨接触关系，本文从轮轨接触原理出发，运用先进的轮轨几何接触关系算法，构建出三维模型，利用仿真验证算法的有效性和准确性，以解决轮对在不同姿态下的轮轨接触问题。建立了高速列车轮轨接触力学模型，在此基础上进行相应的数值计算、分析和研究。 关键词高速列车;轮轨动力学;车轮擦伤;动力学建模;轮轨接触行为 引言 随着科学技术的不断发展，铁路运输的变化也十分巨大，最突出的变革就是高速动车组运行速度的不断提高。长期高速高频率地运行造成的结果是轮轨的磨耗严重，轮轨相互作用加强。轮轨的外形也会因此发生改变、轨道以及车轮轮面几何参数都会变化，介于车轮与铁轨间的强烈相互作用对轨道运输系统的安全性和平稳性带来了严重影响。不仅如此，车轮轮面轨距、轨底坡和轮对内侧距等参数直接改变了轮轨接触几何关系，造成车轮踏面伤损日益严重。学者普遍认识到轮轨接触关系对车辆系统的重要影响。为了确保列车关键零部件不因疲劳运行危及运输安全，加速轨道变形和降低轨道的稳定性。研究轮轨关系中轮轨几何参数和接触条件对轮轨关系的影响很有必要。 1 车辆轮轨接触分析 1.1 车辆动力学的提出及发展 车辆动力学的发展始于18世纪末期和19世纪初期，在轨道交通的发展历程上，数学模型在车辆系统的应用始终没有停滞，从20世纪50年代初的210km/h的日本高速铁路，到法国电
目录 一、设计背景 (1) 二、现有产品特点调查与分析 (2) 三、老年人生理特点调查与分析 (5) 1骨头僵硬 (5) 2. 易起夜下床 (5) 3. 感官迟钝 (5) 4. 孤独寂寞感强 (5) 四、设计总结与分析 (6) 五、设计草图 (9) 六、方案优化设计 (13) 七、工程图 (13) 八、效果图 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)
一、设计背景： 从2020年开始，中国将步入老龄化严重阶段；2050年，中国将步入超高老龄化国家行列。老年问题不容忽视。 随着人们生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高。铁路运输在各种交通工具运输中占有比较重要的地位，人们出行大多选择较为经济和舒
适的硬卧车厢，如何对铺位进行设计以满足基本乘坐要求的基础上向舒适化、人性化发展，从而达到尽可能减少旅客出行的疲劳的目的。 二、现有火车硬卧的分析： 衣食住行是我们日常生活中不可缺少的。火车是我们出行最重要工具之一。 至于舒适安全的旅行，才是我们追求的目标。故希望我们这次的设计能帮助提高火车的舒适度，使各位中老年旅客有个愉快的旅行。 图一 针对现阶段我国列车的硬卧理论资料，分析我国硬卧在安全人机学的不足与问题。同时进行问卷调查，分析广大中老年乘客对硬卧的看法，吸取更广泛的建议。 （1）理论资料收集：如下表 表1 项目长度（mm） 上铺到车顶的距离670 上铺到中铺间的距离685 中铺与下铺间的距离900 下铺到火车地板的距离315 床长1900 床宽700
对面两铺位的距离500 餐桌的高715 餐桌的宽450 附：我国普通列车硬卧的车厢的几何尺寸。 通过网络和工具书的查找，我们找到YW25型和YW22型硬卧车厢尺寸。其中，YW25型硬卧车已经成为中国铁路硬卧的主力车型。这种车采用的是三层铺位。这显然是为了最大限度提高车厢内的利用率。在25型铁路硬卧车厢中，铺位的安排方式是靠车厢的一个侧壁安排11个敞开式和半封闭式的6人单元卧铺间，每个单元间内有两列靠两侧间壁分置上、中、下三层铺位。中、上层卧铺的旅客借助梯蹬上下。每节车厢的定员一般在66人20型硬卧的定员为60人。 YW25型车厢空间尺寸参数如下： 车体长度：25500mm 车体宽度：3104mm 车体高度：4433mm 车厢宽度：3305mm 车厢高度：3104mm 车厢顶高度：821mm（圆弧形） 去圆弧形顶高度：2434mm 包厢长度：1950mm 通过对车厢尺寸机床铺间距离以及床铺尺寸的分析。YW25型列车硬卧主要存在以下一些问题： 1、上层和中层铺位间距离地板的高度过高，旅客上下铺的难度大，动作复杂， 不方便，也不够安全。尤其不适合体质较差旅客乘坐。即便对于青年人来说，攀上离地板高度超过2米的上铺，也是一个要加倍小心的危险而困难的过程。 2、上层铺位上方的活动空间过小，乘客的上下起坐活动都比较困难。床铺上方 净高不足0、65米的空间让人弯腰起坐都很困难，躺卧时，如果抬身弓背到脚底拿东西，甚至有窝脖致伤危险，同时人心里会感到压抑。 3、上、中层铺位没有为旅客提供类似底层铺位边的可供站立或者搁脚地板空 间，因而，上、下中层铺位的旅客要想站起来，只能先以杂技般的动作顺着不规则的梯蹬小心翼翼的爬下来，才能站到车厢地板上，很不方便。期间，下面的其他乘客也不得不小心的注意着他的姿态动作，准备应付意外情况，并且被迫享受着眼前晃动的脚丫的熏陶。 4、上、中层铺位构造不能为旅客提供舒适的坐姿环境。若希望像坐在座椅上那 样做一会儿，只能先顺梯蹬爬下来后，在下层铺位上暂时借座，或者到走廊通道边仅有20cm宽的简易折叠凳上暂时搭坐一会儿，不仅自己麻烦，也影响其他人休息或走路。 5、各层铺位（尤其是中上层铺位）的布置方式使旅客在躺卧姿势下很难观察窗 外景观。当有乘客看到窗外精彩景色而兴奋骚动时，在上铺的乘客往往只能尽可能低头伸颈，以求欣赏一下一掠而过的景色，但结果往往令其失望。 即使是中铺、下铺的乘客，在保持正常躺卧姿态下也很难得到理想的面向窗外的观察视角。对于所谓的旅游专列来说，各层铺位上的乘客往往都很难兼顾卧休息和观察窗外美景的矛盾。 6、这种布局的铺位难以实现为每个铺位提供单独使用的独立的桌位。即使是相 对而邻的两个下铺乘客，也只能共用一张小桌子。至于中上铺的乘客，就只能轮流共享走廊靠窗的一个袖珍小桌了。 7、中老年乘客记忆力、听力及视力也不好，容易忘掉或看不清站牌而延误下车，
郑州世纪欢乐园 于2004年春节开园迎客，是世界第一、中国唯一的大型火车文化主题公园，公园以火车历史为背景，以大型综合游乐项目为内涵，集火车文化、科普教育、休闲娱乐、风情歌舞、餐饮服务多功能为一体，为游客提供了一个见证火车文化历史、了解火车发展历程、舒展身心挑战自我的大众乐园，日接待量最大可以达20000余人，世纪欢乐园是欢乐、健康的好去处郑州世纪欢乐园位于郑州市中心城区的东南部，107国道与石化路交汇处，占地660亩，投资6.8亿，于2004年春节开园迎客。郑州世纪欢乐园是世界第一、中国唯一的大型火车文化主题公园，公园以火车历史为背景，以大型综合游乐项目为内涵，集火车文化、科普教育、休闲娱乐、风情歌舞、餐饮服务多功能为一体，为游客提供了一个见证火车文化历史、了解火车发展历程、舒展身心挑战自我的大众乐园。 园区建设以铁路发展为主线，以一条长3000多米长的环园铁路为连线。建有工业伦敦站、南美雨林站、阿拉伯古堡站、荷兰风情站、西部牛仔站、世纪中心站六大站区。并陈列着多部退役的各种类型的火车头实物和不同年代不同型号的火车模型，利用声光电技术动感电影、图片展示、游园讲解等多种形式对青少年和游人开展科普教育和火车知识的推广，两列古老的蒸汽机车牵引的火车载着游客领略各国景色风情，让游客从中收获"探寻火车文化，感受迪斯尼欢乐"的双重体验。 园内十多部不同型号的蒸汽、内燃、电力机车，三十多项大型新奇、惊险、刺激的游乐项目，六大展现异国民族文化的风情站区，三千多米长环园铁路上缓缓而行的观光火车，多场次演绎异域风情的文艺歌舞表演，系列各民族风味的特色美食，多种花语飘香、绿荫曼妙的花果植物。一个火车发展的博物馆，一个世界级的欢乐王国，令游客激情涌动、顾盼流连、美不胜收。 天津首座创意火车主题公园亮相 来源：天津网关键字：火车头,餐厅,主题公园,创意街作者：邢珊 2010-10-15 10:23 天津网讯您见过由火车车厢“变身”而成的餐厅吗？近期，这种特色餐厅将在天津创意街亮相。届时，市民可以登上“火车”，一边享受美食，一边品味古朴的车站文化。 继标志性景观“蒸汽火车头”在天津创意街“落户”后，长40多米的三节火车车厢也将陆续运抵本市，并与火车头连接在一起。记者看到，已经完成吊装的两节车厢被漆成了红黑色调，看 上去古朴、大气。车厢上安装了木门，供用餐者进入。据创意街管理公司工作人员介绍，三节车 厢是从杭州运过来的，总共耗资100多万元，预计本月底，第三节车厢也将运抵创意街。 据了解，蒸汽火车头、火车餐厅将与街心车站及周边创意景观共同形成本市首座开放式“创意火车主题公园”，充分体现创意街的“工业文化、创意文化、车站文化”。未来，还有望再引 进火车车厢，形成一间间风格独特、以餐饮模式和时尚创意商品为主的创意店铺。同时，主题公 园附近的景观带照明系统也将逐步完善。据介绍，本市首家“火车餐厅”将以经营西餐及特色创
火车座椅问题的人机学评析与改进设计 随着人们生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高。铁路运输在各种交通工具运输中占有比较重要的地位，人们出行大多选择较为经济和舒适的硬卧车厢，如何对座位进行设计以满足基本乘坐要求的基础上向舒适化、人性化发展，从而达到尽可能减少旅客出行的疲劳是本次课程设计的目的。 本次课程设计的要求是单个座椅的总体结构。具体流程为设计单个座椅的基本，对座椅舒适 性做出优化。 乘客处于坐姿状态时，支持 人体的主要结构是脊柱、骨盆、 腿和脚等。其中腰椎、骶骨和 椎间盘及软组织承受着人体上 半身大部分负荷，同时还要承 受弯腰扭转等动作负荷。从图1 可以看到人体脊柱侧面有四个生理弯曲：颈曲、胸曲、腰曲及骶曲。坐姿状态的差异影响了身体对脊柱的压力，为了乘坐舒适必须保证人体处于正常生理曲线状态，列车座椅应全方位提供给坐姿人体头部、颈部、背部、腰部、肘部、腿部和足部的合理支撑。 人体骨盆下面有两块粗壮的圆骨，称为坐骨结节，能比周围肌肉承受更大的压力。当座面呈水平状态时，两坐骨结节外侧的
股骨处于正常的位置未受压迫，当座面呈凹形状态时，会迫使股骨向上转移而造成髋部肌肉承受反常压力，人体会下意识涌动臀部或者求助肘部和肩部分散受力，从而引起不适。同时过软的座面使腿部压力过大，影响了大腿血液循环和神经传导而感到不适。医学论证显示，座垫应根据臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力将至最低。图2是座垫倾斜5°～10°时较为理想的座垫体压分布曲线，其中各封闭曲线为等压力线，所标数字的压力单位为kPa。 图2 人体测量一般包括形态测量、生 理测量、运动测量三个方面. 根据 座椅设计研究需要，采用抽样测量 法将其中的形态测量和生理测量 作为主要测试项目. 根据座椅类家具设计所需人体尺
☆做沙盘过程中石膏该怎么用? 石膏要少，山体用报纸揉成团做基，用卷纸做面，按照石膏：百乳胶：水（1：1：8）的比例刷在山体表面，记得滴几滴餐具洗洁精，用于消除表面张力。这种效果比纯石膏要好的多，塑性也方便。 ☆轨道长 1根:23.9cm ☆火车模型的级别 国际上将火车模型分成不同的级别（CLASSES），也可以叫做不同的规格（GAUGES）。每个级别都有自己的比例规定，但不要求百分百地精确，上下可以有点误差。 火车模型通常有 G、O、S、HO、N、Z等六个级别，专门的商家也都按照这些级别生产产品，所以您到商店购买火车模型时可以先入为主地按照级别来选购，大小就不会拿错。 ●级别G：是火车模型中最大的一类，它们和原型车辆的比例通常为1:20。由于爱好者喜欢选择这个级别的火车模型来制作室外沙盘，所以国际上又将这种玩法统称为“庭院铁路”（GARDEN RAILROAD），这个级别也就使用了英文“庭院”的第一个字母“G”来命名。 ●级别O：是第二大的火车模型，比例一般是 1:48左右。美国特快车辆模型用这个比例的较多。 ●级别S：模型与原型的比例一般为 1:64，追求精密制作的爱好者采用这个级别的比较多。 ●级别HO：是一项最被普遍采用的模型级别，其比例为1:87左右。这种比例的商品模型非常多。由于它的比例是“O级别”的一半（英文HALF），所以被命名为“HO”。 ●级别N：其比例又约为“HO级别”的一半，在 1:160左右。这个级别从上个世纪七、八十年代开始流行，相当多的爱好者喜欢制做N级别的铁路沙盘，因为他占用的空间比较小。 ●级别Z：是最小的火车模型级别，比例一般是1:220。因为它太小而难以看清楚细部，所以许多爱好者用不了这个级别。 ☆玩複線的話是否要兩個控制器 ●在非數位情況下:複線1組控制器也可以控制2部列車,但會同時起步同時停車. ●非數位時一個控制器可控制複線兩部列車.不過因電力關係兩列列車行徑時.速度會一快一慢 ●如果你的複線軌道也接上來自同一控制器的電，那就可以同時跑兩輛車，不過會是同向方同速度行 駛(因同一組電源)，如果你要在另一複線上行駛但相反方向的話，只要將複線兩軌的電反接即可
第二章列车运行的基本数学模型 空气波传播的定性分析 在重载列车长大下坡周期性制动策略研究中，首先需要解决的难点就是长大下坡速度控制问题。由于重力的作用，列车会在长大下坡不断加速，为了保证列车的安全行驶必须施以足够的制动力。在此过程中，如果一直使用空气制动，长时间制动将使闸瓦过热，其次，由于制动缸漏泄制动力会不断衰减。所以重载列车长大下坡时必须间断使用空气制动，并且掌握好制动与缓解时机。由于列车管系中气体是不规则变化的，即无法直接预测整个列车管系中各部分压强的压强变化，在此将通过气体流动理论计算制动特性来可避免各种假定压强带来的计算不正确。 当速度过高时采取制动措施可能会出现运行速度超过限速；速度过低开始制动一方面可能运行速度低，线路通过能力没有完全发挥，另一方面可能出现因为缓解时间过短副风缸没有充风完毕，会出现制动力不足问题。而缓解时，如果速度过高开始缓解，则可能出现需要制动时副风缸还没有充满，此时制动，制动缸将没有足够的制动力，列车可能会出现失控的危险；如果速度过低开始缓解，则通过线路的速度过低。 2.1.1空气制动系统描述 首先对空气制动系统的机械结构和控制过程中的三个过程的认知理解，我们将列车制动机械结构简化抽象，在此基础上对降压制动、充风缓解和控制保压三个过程进行研究。 图1 空气制动系统示意图 2.1.1.1制动单元 车辆制动单元包括以上多个机械和空气组成部件,由于车辆类型和用途的不同,其具体的组成部件也会有所区别,但是大多数车辆制动单元的基本部件是一致的,在此我们主要简化研究控制阀（120三通阀）、副风缸和制动缸之间气压变化机理。
图2 空气制动单元示意图 2.1.1.2制动位 列车运行中准备进站停车或者减速时,通常是施行常用制动。司机施行常用制动减压后,因副风缸压力空气来不及通过滑阀和滑阀座向列车管逆流,于是在主活塞两侧产生了一定的压力差,此压力差产生的向上作用力克服了节制阀与滑阀背面间的摩擦阻力、橡胶膜板的变形阻力和压缩稳定弹簧的阻力以及主活塞重力等向下作用力的总和,使主活塞先带动节制阀上移,然后再带动滑阀上移,此时,由于120阀的动作,阻止了制动管的空气流向副风缸,同时紧急阀上的放风阀也被阻塞。空气只能从副风缸流向制动社,推动活塞向左边运动,然后通过基础制动装置作用到车轮上,如图3所示。（该过程在常用制动和紧急制动时都会发生,它们的区别就在于常用制动时,列车管的空气即不向车辆制动单元流动也不排向大气,但是紧急制动时,120阀除了有上述动作,还会通过紧急放风阀将列车管中的空气直接排向大气。换言之,紧急制动过程中,120阀通过紧急放风阀的动作,会大大加快列车管的放风动作。）
关于火车站候车室座椅的研究 现状： 1.两座中间座位后面都有互通的空间，有不安全因素. 2.座椅宽度，深度尺寸不适，椅面面积太小，人坐着不舒适.3座位底下没有放置行李的地方，很多人将行李放在过道上，占用了过道的空间等 改善方案 座椅的尺寸设计包括3个方面： 椅面的高度，宽度，深度和椅面倾角；靠背的高度和倾角；扶手的高度和面积。 １、椅面高度 椅面高度应使就坐者大腿近似水平，小腿自然下垂，脚掌平放在地面上，既保证不因椅面过高而使大腿肌肉受压，又保证不因椅面过低而增加背部肌肉负荷。２、椅面宽度： 宽度应该适合个小的人 ３、椅面xx： 指椅面的前后距离 4、靠背的高和宽 靠背的高和宽与坐姿肩高和肩宽有关，对于工作座椅，靠背的高和宽应以不妨碍手臂的操作活动为前提。 5、靠背倾角 靠背倾角是指靠背与椅面之间的夹角。 6、扶手高度
扶手的主要作用在于支撑手臂重量，以减轻肩部负担，增加舒适感。 根据以上尺寸设计标准，改善方案如下： 1、增加座椅宽度，以符合大多数人的尺寸要求（通常以女性臀部宽度尺寸的第95百分位进行设计，以满足最宽人体的需要，一般可取400-450mm，对于扶手椅一般不小于500mm）。 2、椅面深度是指椅面的前后距离，其尺寸应满足三个条件： 使臀部得到充分支持，腰部得到靠背的支持，椅面前缘与小腿之间留有适当的距离，以保证大腿肌肉不受挤压，小腿可以自由活动。因此，椅面深度不宜过深，应以坐深的第5百分位进行设计。 3、适当调整座椅的高度，确保能放下行李，以节省空间；同时在背靠背的座椅底下应该设置隔板（用以分割双方的行李），以保证旅客的行李安全（座椅高度的调整范围通常在女性第5个百分位到男性的第95%个百分位之间）。 4、紧挨的座椅中间设立靠背，靠背的高度、宽度还有腰部支持参数应方便旅客伸展颈部，保证人因学的舒适原则。从保持脊柱的正常自然形态，增加舒适感考虑，最适宜的靠背角度约为115度。 5、在座椅上增添扶手，其高度应与肘同高，稍宽于胳膊即可，这样与以往没有扶手相比，大大的减少了手臂疲劳，也不至于手部无处可放。在就坐与起坐或变换姿势时，手臂可利用扶手支撑身体。在摇摆颠簸状态下，扶手可帮助保持身体稳定，扶手还可以作为人身空间的标志。
万方数据
万方数据
图２新旧车轮的最大压应力比较 （６０ｋ０／ｍ钢轨） 图３钢轨侧磨时的最大压应力 （６０ｋ０／ｍ钢轨） 应力分别约为２４００ＭＰａ和３９００ＭＰａ，远大于屈服应力和实测值，钢轨顶面的最大压缩应力则基本上为ｌ１００ＭＰａ，和横压的大小无关。 ②弹塑性分析结果：结果表明在横压为３４ｋＮ和６８ｋＮ时的轨侧最大接触应力分别为约９３０ＭＰａ和１７００ＭＰａ，顶面接触应力和横压大小无关，最大为１２５９ＭＰａ。当卸载以后由于塑陛变形产生的残余应力，在顶部亦和横压无关，约为２００ＭＰａ，与实侧值的１００～２００ＭＰａ相一致；在侧部的残余应力较大，相应于横压３４ｋＮ和６８ｋＮ时分别为３７１ＭＰａ和４０７ＭＰａ。 （２）不同车轮踏面的比较。分析结果表明在新品钢轨和车轮接触的条件下，圆弧踏面优于圆锥踏面，其接触应力及磨耗均较小，圆弧踏面为点接触，其最大接触应力小于２点接触的圆锥踏面，后者的侧主应力又大于顶面应力。按２种车轮形状和３种横压条件计算得到的最大压 缩主应力和最大相当应力（图４），轨 侧应力大于轨道顶面的应力，塑性 变形后的残余应力亦随横压而增大， 其值为１５０～３００ＭＰａ。 （３）新品和磨耗品的比较。新 旧车轮和轨道组合时的轮轨接触应 力大于完全为新品或磨耗品的轮轨 接触应力。在车轮和钢轨之一或双 方均为磨耗断面相组合时，分别考 虑６０ｋｇ／ｍ钢轨２、４，７ｍｍ的磨 耗量和运行１０万ｋｍ后的车轮踏面 （圆锥踏面磨耗２ｍｍ，圆弧踏面磨 耗约０．５ｍｍ），在８５ｋＮ轮重和横 压为３４、６８ｋＮ的条件下进行分析 计算。结果表明，当横压为３４ｋＮ 时，不同车轮踏面，新品和磨耗品 的接触应力差别不大；当横压增 大至６８ｋＮ时，圆锥踏面的接触应 力明显大于圆弧踏面?新品和磨 耗品组合的接触应力也有明显增 加，从而对轮轨磨耗的发展有较 大的影响。 （４）轮重影响。当圆弧踏面作 用时轮轨为点接触，在轮轨小于横 压的条件下，其最大压缩应力、剪切 应力和相当应力变化如图５Ｎ示，由 于轮重减少时接触面下移，有接触 面积减少的影响，因此，应力增大。 （５）摩擦系数ｆ和冲角增大的 影响。当轮重小于横压时，随着摩擦 系数ｆ的增加，接触面有上移的倾 向，因此，接触面积增加，导致最大 压缩应力的减少。 （６）车轮上升量的影响。当车 轮上升时，轮轨接触面下移，使接触 面积减少，接触应力增大 ２．１．３考虑车轮表面粗糙的应力分析 （１）分析模型。利用有限元方 法进行弹塑性分析，结果表明粗糙 表面较平滑表面的接触应力有显著 增加。在假设具有粗糙表面的车轮 表层材料厚度为２“ｍ，其硬度为车 轮材料５倍的条件下，对平滑平面和 平均粗糙度为０．４肿的表面进行比 较分析，摩擦系数ｆ按０和０．２两种 情况比较。 （２）分析结果。结果表明相当 应力和剪切应力随车轮表面粗糙度 和摩擦系数的增加而增加，因此，有 必要对车轮表面进行光滑处理以减 轻表面应力或在基层和表层之间设 置能经受大应力的中间层（复合层 化），但同时要考虑表面层和基层之 间的结合性。 ２．２脱轨安全性的研究——小半 径曲线低速运行的安全性评价方法 ２．２．１研究目的和课题 以２００３年３月东京营团地铁日 图４轮轨接触应力 （新的６０ｋｇ／ｍ钢轨） 图５轴重对轮轨接触应力的影响 坝代壤巾轨一交置４／２００９ ＭＯＯＦ．Ｐ，ＮＵＩ诅ＡＮＴＲＡＮＳｆｆ●日◆ 万方数据
小班绘本玩具火车轰隆隆教案反思 小班绘本玩具火车轰隆隆教案反思主要包含了活动目标，活动准备，活动过程，活动反思等内容，感受故事情境的趣味性，感知故事中"燃料"与"烟"的因果关系，学说短句"玩具火车轰隆轰隆，冒出xx（颜色）的烟"，适合幼儿园老师们上小班语言活动课，快来看看玩具火车轰隆隆教案吧。 活动目标： 1.感受故事情境的趣味性，感知故事中"燃料"与"烟"的因果关系。 2.学说短句"玩具火车轰隆轰隆，冒出xx（颜色）的烟。" 3.乐于参与颜色配对游戏，体会集体活动的愉悦感。 活动准备：PPT课件，卡通图标，小火车模型。 活动过程： 一、导入活动教师出示PPT课件第一页，播放火车汽笛音效，引起幼儿兴趣。 师："呜~呜~呜"，咦，是什么声音？呀，小士兵开着火车来小七班做客了，跟小士兵和小火车打个招呼吧。 二、教师结合课件讲述绘本故事，引导幼儿理解故事内容，感受其中的趣味性。 1.教师出示PPT1~6，讲述故事内容，课件中突出樱桃、苹果、皇姑、白菜，以使幼儿感知"燃料"与"烟"之间的因果关系。 师：嘎~吱，火车停了，燃料不够了，怎么办呢？小士兵决定加入苹果和樱桃试一试。呜~呜~呜（播放音效），玩具火车轰隆轰隆，冒出红色的烟。 师：哎呀，真好玩儿，再加一点黄瓜和青菜试试，呜~呜~呜，玩具火车轰隆轰隆，冒出绿色的烟。 2.教师出示PPT7~14，结合图片引导幼儿通过生活经验猜想加入的燃料或冒出的烟，进一步感知故事中存在的因果关系。 师：呜~呜~呜，火车继续往前开，小士兵又加入了橘子和胡萝卜，请你猜一猜，会冒出什么样的烟？（玩具火车轰隆轰隆，冒出橙色的烟）师：呜~呜~呜，火车继续往前开，咦，怎么回事？火车冒出了黄（紫）色的烟，谁能帮帮我解开秘密，小士兵又加了一些什
空气波传播的定性分析 在重载列车长大下坡周期性制动策略研究中，首先需要解决的难点就是长大下坡速度控制问题。由于重力的作用，列车会在长大下坡不断加速，为了保证列车的安全行驶必须施以足够的制动力。在此过程中，如果一直使用空气制动，长时间制动将使闸瓦过热，其次，由于制动缸漏泄制动力会不断衰减。所以重载列车长大下坡时必须间断使用空气制动，并且掌握好制动与缓解时机。由于列车管系中气体是不规则变化的，即无法直接预测整个列车管系中各部分压强的压强变化，在此将通过气体流动理论计算制动特性来可避免各种假定压强带来的计算不正确。 当速度过高时采取制动措施可能会出现运行速度超过限速；速度过低开始制动一方面可能运行速度低，线路通过能力没有完全发挥，另一方面可能出现因为缓解时间过短副风缸没有充风完毕，会出现制动力不足问题。而缓解时，如果速度过高开始缓解，则可能出现需要制动时副风缸还没有充满，此时制动，制动缸将没有足够的制动力，列车可能会出现失控的危险；如果速度过低开始缓解，则通过线路的速度过低。 2.1.1空气制动系统描述 首先对空气制动系统的机械结构和控制过程中的三个过程的认知理解，我们将列车制动机械结构简化抽象，在此基础上对降压制动、充风缓解和控制保压三个过程进行研究。 图1 空气制动系统示意图 2.1.1.1制动单元 车辆制动单元包括以上多个机械和空气组成部件,由于车辆类型和用途的不同,其具体的组成部件也会有所区别,但是大多数车辆制动单元的基本部件是一致的,在此我们主要简化研究控制阀（120三通阀）、副风缸和制动缸之间气压变化机理。 图2 空气制动单元示意图 2.1.1.2制动位 列车运行中准备进站停车或者减速时,通常是施行常用制动。司机施行常用制动减压后,因副风缸压力空气来不及通过滑阀和滑阀座向列车管逆流,于是在主活塞两侧产生了一定的压力差,此压力差产生的向上作用力克服了节制阀与滑阀背面间的摩擦阻力、橡胶膜板的变形阻力和压缩稳定弹簧的阻力以及主活塞重力等向下作用力的总和,使主活塞先带动节制阀上移,然后再带动滑阀上移,此时,由于120阀的动作,阻止了制动管的空气流向副风缸,同时紧急阀上的放风阀也被阻塞。空气只能从副风缸流向制动社,推动活塞向左边运动,然后通过基础制动装置作用到车轮上,如图3所示。（该过程在常用制动和紧急制动时都会发生,它
中国地质大学（武汉） 《人机工程学调研报告》 任课老师郑丹丹 学生姓名原天亮 学号20101001496 班级162102—23 2011 年12月27日
火车卧铺车厢的人机分析报告衣食住行是我们日常生活中不可缺少的。火车是我们出行最重要工具之一。至于舒适安全的旅行，才是我们追求的目标。故希望这次的设计能帮助提高火车的舒适度。 一．火车卧铺的人机分析 1第一层卧铺距地面的高度 第一层卧铺距地面的高度应以女性小腿加足高的第10百分位作为依据，女性小腿加足高的第10百分位为350mm，穿鞋的修正量为25mm,即第一层卧铺距离地面的最小高度应为h=350mm+25mm=375mm。 2.第一层卧铺距第二层卧铺的高度 第一层卧铺距第二层卧铺的高度应以男性坐高的第90百分位作为依据，男性坐高的第90百分位为958mm，坐姿的修正量为3mm，心理修正量为20mm,即第一层卧铺距第二层卧铺的高度h=958mm+3mm+20mm=981mm。 3.第二层卧铺距第三层卧铺的高度 应取男性臀膝距的90百分位585mm作为依据，修正量21mm（包括裤厚3mm和衣厚18mm，心理修正量为200mm，即第二层距第三层的高度为h=585mm+21mm+200mm=806mm。 4.第三层卧铺距车顶的高度 根据火车车厢整体高度为2800mm，剩下部分应为车厢第三层卧铺的高度，即第三层卧铺距车顶的高度
h=2800mm-375mm-981mm-806mm=638mm。 5.卧铺的长度 火车卧铺的长度应以男性身高的第90百分位作为依据，男性身高的90百分位为1754mm，脚伸长的量根据男性足长的95百分位265mm，即卧铺的长度h=1754mm+265mm=2019mm。 6.车厢走道的宽度 车厢走道间的宽度应以男性最大肩宽的90百分位作为依据，男性最大肩宽的90百分位为460mm，肩宽的修正量为13mm，卧铺和走道间的最小宽度应为两人通过的值h=2*（460+13）mm=946mm。 7.卧铺车厢的窗户高度 卧铺车厢的窗户的高度应以女性坐姿眼高的10百分位作为依据，女性坐姿眼高的10百分位为704mm，坐姿的修正量为3mm,即窗户的最大高度为h=704mm+3mm=707mm 8.卧铺车厢的茶几高度 卧铺车厢的茶几的高度应以女性坐姿肘高的50百分位作为依据，女性坐姿肘高的50百分位为251mm,第一层卧铺最大高度为375mm，坐姿的修正量为3mm，即卧铺车厢的茶几的最大高度为h=251mm+375mm+3mm=629mm 二．功能及操作分析 1、铺位：分为上、中、下三铺：主要用于乘客在长途旅行过程中休息。它是由褥子、被子和枕头构成，是硬卧最主要的构件。其中三个铺位的距离，及上下方式将是我们设计的重点。
2002年12月第4期(总76) 铁 道 工 程 学 报 JOU RN AL O F R A IL WA Y ENI NEERI NG SO CI ET Y December 2002 No.4(Ser.76) 文章编号:1006—2106(2002)04-0028-05 用简化模型分析轮轨系统横向动力响应 朱剑月1 X 董光炎2 李 莉1 罗雁云1 (1同济大学沪西校区铁道与城市轨道交通研究院,上海 200331;) (2杭州铁路分局工务分处,浙江杭州 310009) 提 要:根据轨道结构轮轨相互作用特点,建立了冲击荷载作用下轨道结构横向振动简化模型。在一系列假定的基础上,利用M A T L A B的Simulink○R语言编制轮轨动力作用程序,通过改变钢轨扣件横向刚度和道床横向刚度,观察其对轮轨系统横向振动特性及钢轨磨损的影响。结果表明:对曲线地段轨道结构横向刚度进行合理取值,能有效地降低轮轨相互作用以及延缓轮轨磨损。 关键词:轮轨相互作用;轮轨磨损;横向振动特性;动力学仿真;小半径曲线 中图分类号:U211.5 文献标识码:A 根据调查,我国小半径曲线轨道上的钢轨,98%是由于磨耗超限而报废的。钢轨磨损问题在我国铁路显得很为突出。我国山区占很大比重,铁路曲线所占比例较大,约占线路总长的1/3,而其中半径R=300～400 m的曲线又占相当比重,不少是处在重载干线、运煤干线上,因此,钢轨磨损非常严重。有的小半径曲线钢轨因为侧磨仅使用一年左右就需提前更换。目前,我国铁路正面临着提高客货列车速度和发展高速客运列车及重载货物列车的任务。随着机车车辆速度提高及轴重增加,钢轨的垂直磨损、侧面磨损以及塑性流动将增大,同时也将加剧轮缘和轮踏面磨损[1]。 曲线上轮轨间的动力学行为十分复杂,是车辆轨道动力学的难点之一。列车过曲线时,轮对通过轨道的约束作用改变其运动方向,轮轨之间存在较大的冲角,外轮轮缘必定贴靠外轨,导致轮轨之间产生较大横向冲击力和轮轨磨耗。若轨道曲线半径较小,轮对瞬时滚动圆半径之差不足,则左右轮轨之间纵向蠕滑力比较大;另外外轮轮缘贴靠外轨时,轮轨之间的接触角大,自旋量也大。因此,曲线地段轮轨相互作用机理相当复杂,轮轨之间的纵向、横向和自旋蠕滑率/力相互作用,存在多种非线性耦合关系。 为了简化曲线上轨道结构横向振动分析,本文将弹性基础梁理论中的分布质量和分布刚度换算成具有等价振动特性的集中质量和集中刚度,通过建立横向冲击荷载作用下的集中参数模型,对轮轨系统的横向振动响应作一简单的定性分析,初步观察一下轨道结构横向刚度改变对轮轨相互作用影响的规律。 1 弹性均布地基上轨道结构横向受迫振动模型的建立 轨道结构横向动力学分析模型如图1所示,钢轨视为弹性地基上的无限长梁,在模型中横向荷载H1和H2可相等也可不相等,但其作用频率视为一致。轨道结构的横向刚度由两组弹簧提供。第一组为轨枕上钢轨扣件分布刚度,由扣件上扣压件几及支承扣压件垫层的弹性压缩变形和轨下橡胶垫层的弹性剪切变形形成。第二组为道床横向分布刚度,由道床弹性位移形成[1]。 该振动体系振动微分方程为: EJ y 54Z1 5x4+m1 52Z1 5t2+k1(Z1-Z3)=0 EJ y 54Z2 5x+m2 52Z2 5t+k2(Z2-Z3)=0 m3 52Z3 5t2+k1(Z3-Z1)+k2(Z3-Z2)+k3Z3=0 (1) 式中:Z1、Z2、Z3分别为左、右轨位移和轨枕位移; X收稿日期 2002-05-05 朱剑月 工程师 男 1973年月出生