# SQ8与其他列车混编纵向冲动仿真分析Simulation Analysis of Longitudinal Impulse for SQ8 Mixed with Other Vehicle

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SQ8是一种新型铁路车辆，它与其他车辆在结构上有较大的差异，混编时可能出现较大的列车纵向冲动，进而危害到货物的运输安全。因此，本文采用列车空气制动和纵向动力学联合仿真系统(TABLDSS)，仿真分析了SQ8与其他车辆混编后制动能力和纵向冲动水平。结果表明，当SQ8列车分别混编入SQ6列车首尾位置时，他们的最大车钩力与SQ6单编时基本一致。两种混编方式下的紧急制动距离变化6米、3米。当SQ8列车分别编入C70列车首中尾部时，三种编组方式下的最大车钩力都比C70单编时小，最大差值达到了204.7 kN，此时SQ8列车位于混编列车尾部。当SQ8列车位于混编列车中部位置时车钩力最大。三种混编方式下的紧急制动距离分别为1231米、1217米、1204米，比C70单编列车制动距离略长。综上所述，SQ8与SQ6可以无条件混编，与C70车混编时SQ8车辆位于尾部位置较佳。

SQ8 is a new type of railway vehicle, which is quite different from other rolling stock in structure. It may cause great longitudinal impulse when mixed with other vehicle and then damage the transport safety of the goods. Therefore, simulation analysis of the mixed train on braking and longitudinal impulse is carried out with TABLDSS in this article. The result shows that their maximum coupler force is almost the same with the SQ6 single train when several SQ8 are mixed into the first and the rear position of the SQ6. The emergency braking distance of the two kinds of mixed mode changes 6 m, 3 m respectively. The maximum coupler force of the three mixed modes that several SQ8 are mixed in the head, middle and tail of the C70 respectively is smaller than the C70 unit train’s. SQ8 is located in the rear of the mixed train when the maximum difference is up to 204.7 kN. The largest coupler force appears when the SQ8 is mixed in the middle of the C70. The emergency braking distance of the three mixed modes is 1231 m, 1217 m and 1204 m respectively, which is longer than C70 unit train’s. In summary, SQ8 can be mixed with SQ6 in no condition while it’s better to be located in the rear position when mixed with C70.

1. 引言

Colin Cole [1] 评价了列车纵向动力学最先进的技术水平，如列车纵向动力学仿真上的一些重大发展和列车建模方法的概述等；Aboubakr等 [2] 基于轨迹坐标建立了ECP制动模型与空气制动模型，分析了列车的纵向动力学特性；Ansari M [3] 基于不同的非线性时域模型，在考虑多参数影响的情况下对货车纵向动力学进行了研究。范佩鑫 [4] 等分析了万吨列车在起动、长大下坡调速制动运行以及紧急制动工况下列车的纵向力及其规律；杜念博 [5] 以万吨单编列车为例，通过对制动缸升压特性的优化和分析，以减小纵向冲动为目标获得了理想的制动特性；魏伟 [6] [7] [8] 及其团队针对列车制动特性对其纵向冲动的影响分析及优化做了很多工作；杨亮亮 [9] 通过建立不同轴重混编货物列车的纵向动力学模型，计算和分析不同空车比例及位置、不同轴重及载重、不同车型的混编模式对列车纵向冲动的影响并提出了相应的优化方案；陈海啸 [10] 分析了在紧急制动时快捷与普通货车混编的纵向冲动特性，并在保证列车间纵向冲动最小的情况下，提出了较优的编组方式。这些研究都是针对具有统一制动特性的车辆或者相似结构车辆组成的列车开展的，而SQ8关节式双层运输汽车专用车是一种新型铁路车辆。该车采用较长的车体设计，每三节车为一组，每组车辆内部用铰接连接，组与组之间采用车钩缓冲器连接。该车在制动系统设计上也比较特殊，一组3节车辆中，前后两节车使用分配阀，并配有副风缸、制动缸等制动力产生单元。中间车没有分配阀主阀和制动缸，不能产生制动力，但是安装有紧急阀，在紧急制动时产生紧急放风作用，避免因为前后车辆两个分配阀相距太远而影响紧急制动作用传播。针对这种采用特殊制动方式、特殊车辆结构且载重较小的车辆，在与普通列车混编时制动能力的变化，以及车辆在列车中的分布特点对列车纵向冲动水平的影响并没有涉及。为了保证列车在运行时的安全可靠，有必要分析一下该特种车辆与其他普通车辆混编时的制动和纵向动力学特性。

2. 三种列车单编时制动特性

2.1. SQ6单编列车制动特性

2.2. SQ8单编列车制动特性

SQ8列车每三车一组，一组车总重155 t，每车长25米，制动缸容积约为10升。一组SQ8列车中的列车管总长分别为22米、20米、22米左右，总长约64米。每组中前后车辆有分配阀，中间车辆仅有紧急阀，在仿真程序中直接设置中间车辆主阀取消功能，此功能仅取消主阀动作，紧急阀功能没有任何改变。

Figure 1. The brake pressure of SQ6’s first and last vehicles during emergency braking

Figure 2. The brake pressure of SQ8’s first and last vehicles during emergency braking

Figure 3. Comparison of brake pressure between first and last vehicles during emergency braking of SQ8 and SQ6

2.3. C70单编列车制动特性

Figure 4. The brake pressure of C70’s first and last vehicles during emergency braking

Figure 5. Comparison of brake pressure between first and last vehicles during emergency braking of SQ8 and C70

3. 混编列车纵向冲动仿真分析

3.1. SQ6与SQ8混编

3.2. C70与SQ8混编

Table 1. Emergency braking distance of three different trains with SQ6 and SQ8

Table 2. Emergency braking distance of four different trains with C70 and SQ8

Figure 6. The maximum coupler force along the length of the vehicle in three schemes’ emergency braking

Figure 7. The maximum coupler force along the length of the C70 single train in emergency braking

Figure 8. The maximum coupler force along the length of the vehicle in scheme 1

Figure 9. The maximum coupler force along the length of the vehicle in scheme 2

Figure 10. The maximum coupler force along the length of the vehicle in scheme 3

Figure 11. The maximum coupler force of the twentieth vehicle in scheme 2

4. 结论

1) SQ6、SQ8和C70单编列车按照各自编组要求在相同平直道上以120 km/h速度运行时的紧急制动距离分别为1399米、1385米和1194米。即从制动角度来看，SQ8与SQ6列车基本一致，而C70列车比他们的制动能力强。

2) 当3组SQ8列车混编在SQ6列车首尾时，它对整列车的制动距离和纵向冲动影响都很小，与SQ6单编时的制动距离和最大车钩力基本一致。所以综合混编列车的纵向冲动特性和紧急制动距离考虑，SQ8列车可以和SQ6列车正常混编使用。

3) 当3组SQ8列车混编在一列C70列车不同位置时，其最大车钩力较C70单编时都要小很多。且SQ8列车位于混编列车中部位置时车钩力最大，位于混编列车尾部位置时较首部位置车钩力略小。而紧急制动距离较C70单编时有所增加，且当SQ8列车位于混编列车尾部时增加的最少，为10米。综合考虑，当SQ8列车混编入一列C70列车时位于该列车尾部较优。

 [1] Cole, C., Spiryagin, M., Wu, Q. and Sun, Y.Q. (2017) Modelling, Simulation and Applications of Longitudinal Train Dynamics. International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility, 55, 1498-1571. https://doi.org/10.1080/00423114.2017.1330484 [2] Aboubakr, A.K., Volpi, M., Shabana, A.A., et al. (2016) Implementation of Electronically Controlled Pneumatic Brake Formulation in longitudinal Train Dynamics Algorithms. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part K Journal of Multi-Body Dynamics, 230, 1-22. https://doi.org/10.1177/1464419316628764 [3] Ansari, M (2009) Longitudinal Dynamics of Freight Trains. International Journal of Heavy Vehicle Systems, 16, 102-131. [4] 范佩鑫. 重载列车牵引、调速及紧急制动的纵向力——大秦线万吨列车试验研究[J]. 西南交通大学学报, 1994, 29(1): 57-64. [5] 杜念博. 制动特性对列车纵向冲动影响及优化分析[D]: [硕士学位论文]. 大连: 大连交通大学, 2012: 21-47. [6] 魏伟, 赵旭宝, 姜岩. 列车空气制动与纵向动力学集成仿真[J]. 铁道学报, 2012, 34(4): 39-46. [7] 魏伟, 于海龙. 制动特性对总在列车纵向冲动影响的比较[J]. 大连交通大学学报, 2013, 34(4): 1-6. [8] 魏伟, 武星宇. 制动特性对列车纵向冲动的影响[J]. 大连交通大学学报, 2012, 33(2): 1-5. [9] 杨亮亮, 傅茂海, 曾文昌, 周尚书. 基于纵向冲动的混编货物列车编组方案研究[J]. 中国铁道科学, 2015, 36(4): 108-114. [10] 陈海啸, 魏伟. 快捷与普通货车混编列车纵向动力学仿真分析[J]. 铁道机车车辆, 2017, 37(4): 60-65. [11] 魏伟. 列车空气制动系统数值仿真[J]. 铁道学报, 2003, 25(1): 38-42. [12] 黄十周, 盛震风. SQ6型运输汽车专用车单车实验意外紧急制动的研究[J]. 铁道车辆, 2013, 51(10): 10-13.