高速动车组车体整备垂弯频率优化研究

提出采用2种不同方法对高速动车组进行模态分析研究。以车体各个部件厚度参数为设计变量进行模态及质量的灵敏度分析,研究不同部件厚度对车体一阶垂弯频率的影响规律,并筛选8个部件作为最终设计变量,建立优化数学模型;以车体与车下主要设备连接处弹性元件的刚度参数为设计变量进行响应面分析,研究弹性元件刚度对车体一阶垂弯频率的影响规律,并对弹性元件刚度进行优化。结果表明:2种方法均取得了一定的效果,基于灵敏度分析的部件优化,使车体整备一阶垂弯频率提升了4.88%;基于响应面分析的弹性元件优化,使车体整备一阶垂弯频率提升了28.05%,大于相关标准中规定的10Hz,优化效果明显。

高速动车组空气弹簧内部流场分析及其对动力学特性的影响

空气弹簧作为高速动车组二系悬挂中的重要元件,直接影响了车辆的运行品质,如何建立更加贴近实际的空气弹簧模型逐渐成为车辆动力学分析的重点。基于流体力学理论对空气弹簧内部气体方程进行了推导,依据动网格理论建立了空气弹簧流体力学模型,并通过台架试验验证了模型的准确性。探索了空气弹簧系统内部湍流的计算方法,研究了空气弹簧不同载荷下的刚度特性,进一步分析了空气弹簧的动态特性。研究空气弹簧系统结构参数对垂向特性的影响,通过对管路不同结构参数下Helmholtz共振频率的计算,得出当空气弹簧激振频率与Helmholtz共振频率相同时,会增大空气弹簧阻尼系数。不同连接管路直径下,频率在1.0~5.0 Hz内,随着频率的增大,动刚度明显增大,当频率大于5.0 Hz之后,动刚度逐渐减小并趋于水平;频率在0.5~5.0 Hz内,连接管路直径越小,阻尼系数越大且具有一定滞后性,当频率大于10.0 Hz之后,阻尼系数趋近于0。不同连接管路长度下,频率在1.0~7.0 Hz内,频率越大动刚度越大,当频率大于7.0 Hz之后,随着频率的增加,动刚度逐渐减小并趋于稳定;频率在1.0~9.0 Hz内,连接管路长度越短,空气弹簧阻尼系数越小。

道岔冲击激扰对高速动车组车体弹性抖动的影响分析

为探究高速动车组通过道岔区域后车体的弹性抖动,建立考虑车体弹性的高速动车组刚柔耦合动力学模型和道岔冲击激扰模型。根据模型分析道岔冲击激扰作用下车体的弹性振动响应特征,通过仿真复现高速车辆的抖车现象,并与现场测试数据进行对比。在此基础上,分析车辆过岔速度、道岔激扰个数和道岔间隔对高速车辆车体弹性抖动的影响规律。结果表明:道岔冲击会导致车体1阶菱形耦合共振;车辆过岔速度对车体弹性抖动有显著影响,当车速达到300 km/h时,车体出现明显弹性抖动;连续道岔激扰会使车体横向振动叠加放大;车体横向振动加速度与道岔间隔之间存在非线性关系,当道岔间隔在50~80 m范围时,车体弹性振动更剧烈。研究结果可为寻找控制高速车辆弹性抖动的有效措施提供一定理论参考。

高速动车组牵引传动系统转矩脉动测试分析

交流传动技术广泛应用于高速铁路动车组牵引传动系统,牵引变流器直流环节电压存在2倍牵引网电压频率的脉动分量,会在牵引电机侧产生拍频电流,从而引起转矩脉动,不利于动车组机电系统稳定运行。文中首先分析了转矩脉动产生的原理,然后针对两种典型动车组牵引变流器主电路进行了结构建模,通过数字仿真分析了转矩脉动的主要影响因素。接着基于现场实测,验证了理论分析的正确性,并获得了转矩脉动产生机械应力的关系,表明转矩脉动易对牵引电机及转向架等相邻机械部件产生机械损耗。最后,从硬件电路和软件控制两方面对转矩脉动抑制技术进行了探讨。

高速动车组吸能系统碰撞响应行为研究

针对高速动车组被动安全设计需求,以某型动车组端部吸能系统为研究对象,研究其碰撞响应行为和耐撞性。对吸能系统开展纵向对撞试验,结合非线性有限元软件LS-DYNA建立碰撞有限元模型,研究了吸能系统的碰撞变形过程、变形量-时间曲线和载荷-位移曲线,在此基础上计算得到吸能系统耐撞性参数。研究结果表明,该吸能系统能够有效吸收碰撞能量,变形过程稳定可控,耐撞性指标满足EN 15227:2010标准的规定值。

高速动车组轴箱内置式转向架复合材料板弹簧技术研究及应用

针对轴箱内置式转向架一系悬挂结构横向空间尺寸相对较小的特点,为了保证高速动车组良好的动力学性能,文章设计、开发了新型的一系悬挂系统,采用了转臂定位+上置复合材料板弹簧结构,速度等级可达400km/h。对其进行了仿真分析和台架试验,并将其安装在试验转向架上进行了滚振试验和整车的线路动力学性能试验测试。结果表明,复合材料板弹簧强度和性能指标均达到了设计要求,为高速动车组的轻量化、全包覆减阻设计等提供了新的技术思路。

高速动车组蛇行失稳频率研究

以时速400 km以上的某型高速动车组作为分析对象,基于Simpack动力学软件建立两种高速动车组动力学模型,在不同的等效锥度、一系定位节点刚度、抗蛇行减振器阻尼下进行仿真计算,分析其对高速动车组蛇行失稳频率的影响规律。两种高速动车组模型的研究结果表明:随着等效锥度的增大,其蛇行失稳频率也增大;随着一系定位节点刚度的增大,其蛇行失稳频率降低;随着抗蛇行减振器阻尼的增大,其蛇行失稳频率升高;时速400 km以上的轴箱内置型高速动车组出现了10~11 Hz的高频蛇行。

基于合理边界的更高速动车组多专业设计优化

考虑到非光滑与大位移两大非线性影响,作为大型复杂非线性系统的更高速动车组多专业设计优化需回归到合理的轮轨匹配边界条件。文章结合国内外高铁运维实践特殊性,以德国ICE3系列转向架为基础,提出更高速动车组转向架自适应改进方案,并针对该方案下的车体不稳定问题提出半主动车减振技术;通过构建三车组列车多体动力学仿真模型,验证了仅凭半主动车间减振技术即可解决车体不稳定问题;在不同工况下,验证更高速动车组转向架对轨道线路的适应性。结果表明:钢轨专业具备实施低锥度均匀磨耗策略的能力;车辆专业可改善对中央凹陷踏面磨耗的自清理能力;客运专业通过最优交路规划,有条件满足经济镟修要求。

高速动车组底护板结构设计

随着高速动车组的不断提速,其安全性与节能环保性受到更广泛关注。针对高速动车组在行驶过程中常出现的石砾与底下设备高速碰撞现象,同时随着提速而变大的空气阻力以及轮轨产生的噪音。通过在转向架区域设计底护板来实现防止石砾与转向架的直接碰撞和减阻降噪的目标,并采用轻质且具有优异力学性能的芳纶纤维制作底护板,相较于传统金属材料,芳纶纤维底护板能够实现减重30%以上,达到轻量化的目标,根据振动冲击试验、气动静载和疲劳试验、落球冲击试验的结果,证明芳纶纤维底护板能够满足高速动车组的强度要求。

高速动车组变轨距转向架轮轴结构及联接设计

为实现高速动车组跨国互联互通要求,结合变轨距转向架总体设计方案,提出了高速动车组变轨距转向架关键技术之一的轮轴结构及其联接结构的设计方案。对能够实现车轮轴向滑动且传递扭矩的轮轴及联接结构组成进行了总体介绍,突破传统轮轴配合设计理念,采用在车轮与车轴之间增加滑动轴承和衬套、轮轴分别压装内外齿套结构实现车轮滑动及扭矩传递功能。对车轮、车轴的材料选型和结构设计进行了论述,选取成熟应用的轮轴材质,并设计出全新阶梯状轮毂结构。按照EN和UIC标准,对车轮和车轴进行了强度计算及分析,其静强度和疲劳强度均满足要求。同时为验证轮轴联接可靠性,按照GB/T17855—2017标准,对花键进行齿面接触强度、齿根弯曲强度、齿根剪切强度、齿面耐磨损能力及外花键扭转与弯曲强度计算,计算结果满足运用要求。

高速动车组轴箱轴承可靠性试验台动态加载系统设计研究

[目的]台架试验是研究高速动车组轴箱轴承性能的主要技术手段,而准确模拟轴箱轴承的实际运行载荷工况是获取真实、可靠的轴箱轴承性能数据的必要前提。合理设计轴箱轴承试验台,以模拟轴箱轴承高速重载的运转工况;设计径向加载机构和轴向加载机构控制策略,以满足加载系统控制精度和响应速度的要求。[方法]设计了一套高速动车组轴箱轴承可靠性试验台电液伺服动态加载系统。介绍了该系统中轴向加载系统和径向加载系统的结构组成及工作原理,并提出了一种模糊PID(比例-积分-微分)控制算法。搭建轴箱轴承可靠性分析试验台,进行加载性能测试和轴箱轴承可靠性测试试验,用以验证动态加载系统的合理性。[结果及结论]所设计的电液伺服动态加载系统能够满足轴箱轴承可靠性试验的加载要求;轴向加载响应时间为0.276 s,轴向加载稳态误差为0.339 kN,径向加载稳态误差为1.742 kN,满足EN 12082:2017标准要求。

智能高速动车组关键技术现状及展望

“复兴号”智能动车组作为动车组典型代表,构建以牵引、制动、网络、安全监测等关键技术为支撑,智能控制、智能运维、智能监控、节能环保为特征的动车组智能技术体系,持续引领国际高速列车技术发展趋势。下一代智能动车组,将以自主感知、自运行、自监控、自诊断、自决策、自保护为目标,开展智能感知、智能行车、智能控制、智能监测、智能诊断、智能服务、智能运维等关键技术研究,为智能高速铁路2.0建设提供技术支撑。

双动力高速动车组动力包框架仿真及试验研究

文章介绍了双动力高速动车组动力包的结构特点,利用HyperMesh软件建立动力包框架有限元模型;根据EN 12663-1标准确定动力包框架的静强度和疲劳强度工况;根据Von Mises应力评估动力包框架结构的静强度;根据DVS 1612标准评估动力包框架的焊接疲劳强度。利用ANSYS软件,对动力包框架进行自由模态分析;根据双层隔振理论建立动力包动力学模型;根据ISO 10816-6标准,计算动力包的振动烈度;根据ISO 8528-9标准,对动力包框架进行振动试验。通过对动力包框架的仿真分析和振动试验,结果表明,动力包框架能够满足相关标准设计要求。

基于高速动车组服役环境下的功率器件主端子连接结构设计与评价

为了提高高速动车组服役环境下功率器件主端子连接结构的服役可靠性,文章通过有限元分析对IGBT器件主端子结构焊层的疲劳可靠性进行研究,并且运用不同的理论预测焊层疲劳寿命并通过功率循环试验进行了验证。结果表明,随着主端子焊层孔洞率的增加,循环周次会降低,但影响并不明显。随着主端子焊层厚度逐渐增加,循环周次呈现出先增加后减少的变化规律。在功率循环过程中,主端子结构焊层的退化表现为灰色含Sn相的粗化,采用基于能量的Darveaux模型进行分析更加符合功率器件主端子结构焊层的退化过程。故在主端子结构中,影响其服役寿命的主要因素为焊层厚度。

我国高速动车组模拟驾驶实作考试探析

在分析我国高速铁路建设发展、日常运营、动车组司机实作装备与考试内容及形式等基础上,结合我国高速动车组功能特性、运营与行车组织特点,研究探讨高速动车组模拟驾驶实作平台、软硬件技术方案、算法数学模型以及模拟实作案例场景考核。研究表明,该模拟驾驶实作平台软硬件具有较高的可靠性和稳定性,系统具有仿真度高、逻辑控制正确、功能全面、场景体系完善等优点,能实现高速动车组及车辆检修人员从入门到精通的全面系统体系化的实作考核,可为国铁集团、国能集团、市域铁路和各路局全面体系深入开展动车组司机与车辆检修人员实作与考核提供参考。

高速动车组永磁牵引系统接地检测方法研究

为了更好地提高高速动车组永磁牵引系统接地故障诊断的准确性,文章提出了一种适用于永磁牵引系统的接地检测新方法。通过结合接地检测电路的拓扑结构,分析了不同接地情况下接地电压的特点,并在此基础上提出了优化接地电压超限判定算法、采用各轴逆变器分步检测和增加永磁接触器诊断节点等措施,通过该方法可以准确诊断出电机侧、变压器侧和变流器侧具体的接地点,提高了故障点定位的准确性。半实物仿真和地面机组试验结果验证了该方法的可行性。

RFID技术在高速动车组车轮生产中的应用

主要介绍了RFID技术在高铁车轮生产过程中的应用,对高速动车组车轮生产从现场仓储管理、物流配送管理、生产加工制造过程管理三个方面进行数字化升级改造,形成一套功能完备、数据信息完整、互联互通的车轮生产管理信息系统。该系统使原有的高速动车组车轮生产过程全面数字化,达到了生产过程全流程的可视化的数据采集和数字化控制。

高速动车组检修运用特点及安全质量控制分析

高速铁路在现代铁路交通中扮演着重要的角色,为旅客提供了高效、便捷和安全的交通方式。为了维持列车的高度可靠性,确保旅客的安全,高速动车组的检修运用过程面临着众多挑战。深入探讨高速动车组检修运用特点,梳理相应的安全和质量控制措施,推动高速动车组检修运用再提升。

高速动车组下沉式受电弓区域流场特性研究

高速动车组车顶高压受流设备受运行环境的影响易产生积污积雪现象,进而引发车顶雪闪及高压设备故障问题。为研究高速动车组下沉式受电弓弓盆区域流场特性,文章采用三维不可压缩Navier-Stokes方程和SSTκ-ω双方程湍流模型,对8辆编组高速动车组受电弓区域的压力场和速度场进行了数值模拟。研究结果表明:因受电弓监视器、弓盆结构及受电弓弓头的影响,下沉式受电弓弓盆区域流场3车位置和6车位置差异较大;距离弓盆底部平面不同高度位置处平面速度存在低速涡流区,不利于实现气流对弓盆区域冲刷作用。采用减小弓盆深度和弓盆前后斜面倾角方案对弓盆底部区域流场进行了优化,3车受电弓弓盆0~8m/s低速区域占比从61.03%降低至39.68%和6.27%,6车受电弓弓盆0~8m/s低速区域占比从45.77%降低至32.54%和20.39%,气流速度得到明显改善,可以有效避免污物和雪颗粒沉积。

我国高速动车组源头质量安全管控研究

截至2022年底,我国高铁的运营里程已达到4.2万公里,到2035年高铁运营里程将达到7万公里,庞大的高铁网络规模给行车安全带来了前所未有的挑战,开展高速动车组源头质量安全管控研究至关重要。首先总结了我国高速动车组质量安全管控的现状,重点包括质量管理体系、质量管控机制、产品交付质量把关、质量问题管理、数字技术支撑五大方面,其次根据历年事故和隐患数据统计,梳理总结出当前高速动车组质量安全管控的产业、产品、技术、供应链等方面的突出问题,提出高速动车组源头质量基础能力支撑、过程管控、技术保障、避免人为的管控方法,最后从国家和行业层面提出构建高速动车组信用体系、形成中国特色技术标准体系、政策助推深度自主化、完善人才队伍建设等对策建议。