涡流制动技术在铁路驼峰调节溜放速度的应用研究

摘要

我国经济的快速发展与铁路货运息息相关，铁路编组站作为货运列车的分拣枢纽，越来越受到各界关注，铁路驼峰场是编组站的重要组成部分，作用是利用驼峰自身的坡度，让到达同一轨道的车列利用自身重力溜放，进入打靶区从而安全连挂，但是在驼峰溜放过程中车列的速度需要严格管控，否则后果不堪设想。现阶段我国部分大型编组站已经实现驼峰溜放自动化，所使用的调速工具多为钳夹式减速器和减速顶，钳夹式减速器布置在溜放段，主要起到管控车列在溜放段的出口速度，属间隔制动。而减速顶一般布置在编组站尾部的打靶区，作用是再次调控车列的速度，已达到安全连挂的目的，属于目的制动。
　　但是通过现场勘查研究发现，间隔制动所使用钳夹式减速器存在严重的安全隐患，在现实操作中，往往采用放头拦尾的策略，但是当尾部车列空载时，就会发生制动等级误差，导致轮对被钳夹式减速器挤出脱线的事故，原因出在其自身的减速原理上。钳夹式减速器主要是靠夹板挤压车列的轮对从而产生摩擦，使轮对的转速下降从而起到减速的作用。轮对被挤压后，容易产生形变，长时间后轮对磨损严重，且钳夹式减速器启动后需要较长的缓解时间，影响驼峰解体能力和解体效率，严重制约铁路的运输能力。摩擦也会产生大量噪声和有害粉尘污染，不满足国家的环保政策。
　　电磁涡流减速装置作为一种高安全性，无磨耗，可控性好的减速方式，运用于驼峰调速领域将是取代机械型减速装置的新方法。目前开发电磁涡流的国家主要有德国、日本和法国，国内在此技术方面的研究尚处于初级阶段，主要方向为混合动力汽车及磁悬浮列车的辅助制动，对电磁涡流的一些特性尚未完全成熟掌握，并未达到推广应用的地步。因此研究不仅具有学术价值而且有深远的现实意义。
　　论文通过对国内外电磁涡流学术资料的分析，根据现有驼峰减速系统的数据进行数学建模，分析电磁涡流减速器的制动力，在实验室制作电磁涡流减速装置的试验台，验证影响制动力的因素，分析电磁涡流减速的特性，从而在减速过程中通过改变参数来控制制动力的大小。在进行过实地勘测后，完成减速装置的结构方案设计，通过CAD绘图工具展示装配效果，使用Ansoft Maxwell3D软件对减速装置进行涡流分析及仿真。

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1 绪论

1 .1 论文的研究背景与意义

1 .2 现阶段铁路驼峰调速工具简介

1.2.1 钳夹式减速器

1.2.2 减速顶

1 .3 国内外驼峰调速设备的发展与研究状况

1.3.1 国外应用及研究现状

1.3.2 国内应用及研究现状

1 .4 论文的主要研究内容

2 固定型电磁涡流减速器制动力矩计算

2 .1 国内外现有制动力矩计算方法

2 .2 制动力矩计算

2.2.1 涡流分析

2.2.2 磁路及磁感应强度分析

2.2.3 制动力矩

2 .3 参数确定及结构设计思考

2 .4 小结

3 试验台制作及实验结果分析

3 .1 电磁涡流基本理论及减速原理分析

3 .2 实验方案

3.2.1 试验台设计

3.2.2 试验台装置调控

3 .3 试验台数据分析

3.3.1 速度影响

3.3.2 电流影响

3.3.3 气隙影响

3 .4 小结

4 减速器装配设计与涡流仿真

4 .1 结构装配设计

4.1.1 减速器的应用对象

4.1.2 减速器的装配设计

4 .2 涡流仿真

4.2.1 有限元分析方法简介

4.2.2 Ansoft软件介绍

4.2.3 模型搭建

4.2.4 减速器涡流仿真

4 .3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果