地铁列车脱轨防护装置方案

[目的]在自然灾害、车辆或轨道关键部件失效、外部冲击等不可预知的复杂状态下,地铁列车仍有可能会发生脱轨。因此,对列车被动脱轨防护装置方案的研究十分必要。[方法]建立地铁列车多体系统动力学非线性仿真模型,采用典型的车轮踏面外形和典型钢轨外形匹配,根据地铁列车运行的线路特点,提出地铁列车脱轨防护装置的三种方案,对其进行了低速运行条件下的脱轨工况仿真。针对仿真结果,综合考虑防二次爬轨脱轨的效果、安装部位的强度,以及脱轨后铁轨与脱轨防护装置发生碰撞而对车辆造成的损害,提出了在构架下端安装防脱轨横向止挡作为脱轨防护装置的方案。针对该地铁列车脱轨防护装置,进行了动力学仿真分析,并与无防护装置工况进行对比。[结果及结论]地铁列车脱轨防护装置具有明显的防脱轨效果,且具有一定的可行性。地铁列车脱轨防护装置动态包络线符合某地铁线路的限界要求,不会影响列车正常行驶,可以进行工程应用。

新型城市轨道交通车辆切削式防爬器研究

[目的]当前,切削式防爬器存在切削初始峰值力过高问题,会出现刀具脱落或断裂,造成防爬器失效的情况。而且,既有双切削式防爬器极易出现内部切屑在管内堆积的情况。因此需对新型城市轨道交通车辆切削式防爬器进行研究。[方法]先建立切削式防爬器的有限元模型,通过将切削式防爬器的切削力、碰撞吸能仿真结果同相关文献的试验结果对比,验证有限元模型模拟方法的准确性。介绍蜂窝切削复合式防爬器和改进的内外双切削式防爬器的工作原理,并通过有限元模型的模拟计算,分析两种新型切削式防爬器的切削性能。[结果及结论]在切削式防爬器出现初始峰值力的位置设置诱导槽,可以有效地降低该峰值力;诱导槽的深度不小于切削深度效果更佳;诱导槽的宽度过大,会导致二次峰值力的增加,且刀具通过该诱导槽之后切削力会出现较大波动。与传统的抽屉式蜂窝防爬器相比,蜂窝切削复合式防爬器不仅吸能能力极为优秀,还能更换部件,具有可重复利用的特性。新型内外双切削式防爬器能将切屑从管内顺利排出,从而避免了切屑堆积。对比单切削式的防爬器,新型内外双切削式防爬器的吸能性能更优。

圆柱销-凹槽挤压式吸能结构的吸能特性和数值仿真研究

防爬器是列车被动安全防护系统中的重要组成部分,在列车碰撞过程中吸收碰撞能量,减少对车体的损伤,保护乘员的安全。吸能结构是防爬器中的关键部分,不仅要能提供足够的缓冲力,而且要使缓冲力具有良好的平稳性,并具有较好的抗偏载能力。为探讨一种圆柱销-凹槽挤压式吸能结构的吸能特性,设计一组由相同直径的圆柱销和不同槽宽的凹槽组成的挤压式吸能结构,基于万能材料试验机对其开展准静态下的吸能特性测试,获得吸能结构的缓冲力变化曲线。实验结果表明:该吸能结构的缓冲力变化平稳,经过较短的挤压行程即能达到稳定状态;随着槽宽减小,挤压量增加,稳态缓冲力增大;但槽宽过小时,会造成凹槽侧壁从根部发生断裂,使得稳态缓冲力反而降低。同时,建立该挤压吸能结构的吸能特性有限元仿真模型,对其挤压吸能过程进行仿真。仿真结果与实验结果符合度良好,较好再现了缓冲力的变化规律以及槽宽对缓冲力的影响。基于仿真模型,研究凹槽壁厚、圆柱销偏移等因素对该吸能结构吸能特性的影响。结果表明:随着壁厚增加,稳态缓冲力增大,但稳态力的增加幅度逐渐减小;随着圆柱销偏移位移增加,稳态缓冲力逐渐减小,缓冲力曲线波动更剧烈。

切削吸能结构垂向偏置冲击试验与数值模拟研究

为了充分研究切削式吸能装置在垂向偏置载荷下的吸能性能,文章设计了全尺寸垂向偏置冲击试验,并利用有限元软件LS-DYNA对碰撞过程进行了数值模拟,基于验证后的有限元模型,进一步研究垂向偏置冲击对吸能过程的影响。结果表明,文章建立的有限元模型可以准确捕捉切削变形过程,预测的碰撞响应与试验结果吻合较好。轴向冲击工况下切削式吸能装置的总吸能量为230.74 kJ,平均力为590.20 kN,总压缩量为387.02 mm,相比于轴向冲击工况,垂向偏置冲击工况下结构的平均力、总压缩位移和总吸收能量分别减少了2.6%、1.8%和4.3%。研究发现垂直偏置冲击迫使吸能管产生了约3°的偏转,减少了吸能过程中刀具的切削深度和压缩量,这一变化解释了垂向偏置冲击工况对吸能性能的影响。

浅谈旅客列车尾部标志灯安全性能问题及对策

探讨了当前铁道旅客列车尾部标志灯安全性能存在的隐患,对设计缺陷、质量问题、外部环境、乘务员素质以及监控措施等问题进行剖析,提出了一系列改进措施及优化设计方案,提升了尾部标志灯的安全性能和可靠性。

基于解析法的真空断路器分合闸速度计算

分合闸速度是影响真空断路器性能的关键参数,为了得到合适的分合闸速度,文章详细分析了真空断路器的分合闸动作原理,阐述了合闸速度和分闸速度的计算过程,得出了分合闸速度的变化规律。以活塞推杆质量为例,研究运动机构参数对分合闸速度的影响,建立这些参数与分合闸速度之间的关系,即可通过改变这些参数值得到合适的分合闸速度。

城市轨道交通司机驾驶视频分析系统识别功能评估

采用司机驾驶视频分析系统对司机的异常驾驶行为进行实时甄别,有助于提高司机的注意力,保障列车运行安全。但是,目前市场上各厂家的视频分析算法多由厂家自行测试,所提供的测试样本和测试方法不尽相同,不利于使用方的统一评判。因此需研究司机驾驶视频分析系统识别功能的评估方法和评估指标。提出了司机驾驶视频分析系统识别功能的评估指标和评估方法;通过视频样带测试和实车安装测试,对市场占有率较大的5家厂家的视频设备及分析算法进行了测试,分析、比较不同厂家司机驾驶视频分析系统可识别的事件类型和识别准确率;给出了司机驾驶视频分析系统识别功能技术指标的具体参数值。所提出的测试方法和技术指标可客观、公正地评估司机驾驶视频分析系统的识别功能。

城市轨道交通车载能耗计量装置准确度测试方法研究

《城市轨道交通车载能耗计量装置技术要求》的编制难点在于装置准确度测试方法的确认。提出了一种通过数字通信方式对车载能耗计量装置的准确度及时钟计时误差进行测试的方法,介绍了相应的测试装置和测试原理。试验验证结果表明,该测试方法仅使用现有车载元器件即可完成车载能耗计量装置的准确度测试,具有合理性、有效性和可行性。

上海轨道交通3、4号线升级改造后的列车视频监控系统

城市轨道交通列车视频监控数据庞大而又复杂,对视频监控数据的有效传输、存储和检索,能够大大提高视频监控数据的管理水平和利用效率,进而能够有效监控列车运营、保证列车运营安全。介绍了上海轨道交通3、4号线升级改造后的列车视频监控系统的架构、功能和安全性设计。增加车地无线传输功能的新系统更加稳定、安全。

城轨车辆高速断路器异常分断故障分析及优化

针对某新型城轨车辆试验过程中高速断路器异常分断的故障现象,文章分析了高速断路器的控制原理,查找了故障原因,并从高速断路器控制与故障诊断方式等方面提出优化改进方案。经试验验证,优化方案可行且有效。

全自动运行列车的逃生门功能检测及故障诊断方法

基于逃生门控制原理,阐述了逃生门功能检测及故障诊断的策略及具体实施方法。在全自动运行列车投入正线运营前,通过列车控制及诊断系统的软件逻辑控制,强制逃生门完成一次可锁闭和可打开的功能测试。通过硬线电路设计,在逃生门检测脉冲信号作用下使零速信号由旁路传递,从而区分开逃生门的打开和故障状态。基于逃生门电磁锁的状态反馈,实现对逃生门的功能检测和故障诊断。仿真验证结果表明,逃生门的功能检测可保证逃生门的功能完善,确保其在列车全自动运行中的可用性和可靠性。

轨道交通车辆扶手吊碎裂问题分析及优化方案

针对某型轨道交通车辆扶手吊碎裂问题,跟踪调查维修车辆的扶手吊碎裂售后反馈信息发现,质保期内发生碎裂的扶手吊数量较多,且碎裂发生的区域基本一致,由此初步判断,扶手吊碎裂源于设计缺陷。通过对扶手吊强度及工艺等进行研究与分析发现,扶手吊碎裂由自身结构不合理、加工工艺不完善及装配紧固力矩控制不到位等多种因素导致。根据分析结果,针对产品结构和工艺提出优化方案,并对优化后的样件进行了试验验证。试验结果表明,优化后的扶手吊碎裂问题得到明显改善。

地铁车厢火灾蔓延规律及人员疏散安全性研究

为完成在设定工况下某地铁车辆火灾发生后的最大热释放速率及达到最大热释放速率所需的时间和人员疏散的安全性研究,根据某车辆厂提供的地铁车辆参数及车辆所用材料,通过某燃烧试验室测得车辆所用材料相关的热力学参数并基于pyrosim建立地铁车厢火灾模型。对地铁车厢火灾模型的热释放速率、毒气浓度、能见度和温度4项指标进行分析,研究地铁车厢火灾发展机理及蔓延规律。通过实际演练获得必需安全疏散时间,结合仿真结果依照NFPA101规范,通过地铁车厢火灾模型的能见度、毒气浓度以及温度3个指标确定地铁车厢火灾发生后可用安全疏散时间,对比必需安全疏散时间与可用安全疏散时间研究该地铁车厢火灾发生后人员疏散的安全性。

城轨列车非站站停车及派生的越行问题研究

分析三种城市轨道交通列车非站站停车方案及其适用的客流特征,提出采用这些方案时判定列车是否越行及越行站设置数量、位置的条件与方法,阐明中间站设置越行线可以消除因列车越行或因列车进路干扰而引起的通过能力损失。

折叠式压溃管的吸能仿真

利用大变形碰撞有限元仿真软件PAM-CRASH,对折叠式压溃管进行了轴向压缩吸能动态仿真.分析了压缩全过程的动力学响应,并与压溃管样件的压缩试验结果进行了对比分析,仿真与试验结果吻合,验证了所建立有限元模型的正确性.

基于动态J-C本构的轨道交通车辆新型切削式吸能装置耐撞性研究

针对国内对轨道交通车辆切削式吸能装置的研究大多单从数值仿真出发、缺乏与试验数据的对比、其仿真结果准确性有待探讨的现状,德国德累斯顿TUV SUD铁路股份有限公司铁道车辆测试中心率先对某新型AX-CE型切削式防爬吸能装置进行动态试验,得到其碰撞界面力、压缩行程随时间变化曲线,检验吸能装置的动态性能;采用显示有限元软件LS-DYNA详细建立AX-CE型切削式吸能装置的等效三维模型;采用Johnson-Cook动态热粘塑性材料本构模型、剪切损伤分离准则以及界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削吸能及切屑生成过程进行研究,并与试验进行对比分析,验证了数值仿真的正确性;分析了刀具前角、切屑圆心角、切削深度和切削速度等参数对切削式吸能过程的影响程度。研究表明,切削式吸能装置较现有吸能装置吸能特性更优,控制界面力峰值更强;切削深度和切屑圆心角对界面力和吸能的影响显著,刀具前角及切削速度对其影响则较小。

车载列车自动防护系统对空转及滑行的检测与校正方法研究

动车组列车运行过程中出现空转、滑行情况时,不影响车载ATP(列车自动防护系统)的正常工作是ATP的技术要求之一。通过分析动车组列车发生空转、滑行的机理,采用轮轴速度传感器与雷达速度传感器相结合的测速模型来检测列车是否发生空转、滑行,并通过列车牵引计算对列车速度、走行距离进行校正。由于本模型以雷达速度传感器来辅助轮轴速度传感器进行空转、滑行的检测,故能有效、即时地校正列车的运行速度,使之不影响车载ATP系统的正常工作。

城轨车辆蓄电池供电系统在不同电导率污水下的性能研究

针对近期发生的雨水倒灌城轨线路并淹没车辆的现象,对城轨车辆蓄电池供电系统中典型蓄电池箱、蓄电池及供电线路结构进行阐述,并通过理论分析和试验验证的方式,对不同电导率的污水淹没蓄电池箱对供电系统产生的影响进行分析,同时对蓄电池供电系统的设计和维护提供相应的参考建议。理论计算和试验结果表明,尽管常规雨水或者生活污水淹没蓄电池箱,在列车45 min应急供电情况下,也不会对供电系统产生影响,供电系统能够保持正常运行。

安全监测系统在液化天然气运输装备上的应用

文章简要介绍了国内外液化天然气运输装备及其安全监测系统的应用现状,结合国内既有液化天然气运输装备的运用工况和结构特点,在分析安全监测系统安装要求的基础上,分别介绍了液化天然气铁路罐车、液化天然气罐式集装箱、联运罐式集装箱的安全监测系统的主要结构和性能,并提出了安全监测系统在液化天然气运输装备上实际应用过程中存在的主要问题。

Goodman-Smith疲劳评估修正方法研究及在轨道车辆中的应用

Goodman-Smith曲线在轨道车辆疲劳评估中应用广泛,但UIC ORE B12/RP17标准中提供的Goodman-Smith曲线在使用过程中存在安全裕量不高和焊缝数据缺乏合理性的问题。本文首先分别采用UIC标准中提供的Goodman-Smith曲线和BS 7608标准对3种典型焊接接头模型进行疲劳强度评估,证明Goodman-Smith曲线评估的结果较为宽松。其次,为使Goodman-Smith曲线能够适应实际情况出现的非对称循环载荷,提出非对称循环疲劳强度向对称循环的转换公式,实现BS 7608标准中脉动循环向Goodman-Smith曲线所需对称循环的转换。然后,根据BS 7608标准提供的S-N曲线修正循环次数为2×10^(6)次下的对称循环疲劳强度,并结合UIC标准,绘制改进后的八边形Goodman-Smith曲线。最后,分别改进前后的Goodman-Smith曲线对某转向架构架的关键焊缝进行疲劳强度评估。结果表明,改进后的Goodman-Smith曲线可以有效解决安全系数过大导致的疲劳评估结果过于宽松以及焊缝数据缺乏合理性的问题。该设计改进的曲线更加符合工程应用需求,为转向架构架焊接结构评估方法提供了新参考。