市域列车救援工况溜逸风险分析及制动策略优化

针对市域铁路在运营过程中的救援场景研究缺乏及现有市域动车组能力不能完全满足救援的及时性要求等问题,本文研究了市域列车救援工况的溜逸风险及制动策略。首先,建立多编组列车连挂时的纵向动力学模型;然后,以北京大兴机场线为例,分析在救援工况下现有运营方式可能带来的列车溜逸风险;最后,结合相关标准,分析救援过程不同制动模式下乘客的舒适性。研究结果表明:在33‰坡道上救援车以5 km/h连挂时,保持制动模式下列车加速度和冲击率将会达到10.5 m/s^(2)和9.9 m/s^(3),且发生溜逸,而采用紧急制动模式时,列车的加速度和冲击率分别下降了63.1%和54.7%,未发生溜逸;当救援车连挂速度降低至3 km/h后,列车最大加速度和最大冲击率分别降低至2.1 m/s^(2)和2.4 m/s^(3),乘客舒适性明显提高。在坡道停车时,由于存在制动-牵引切换过程,为保证在最大坡道上不溜车,列车保持制动力需达到60%最大常用制动力以上。

旅客列车舒适性评价方法和指标综述

列车舒适性会对乘客旅行体验产生重要的影响,是旅客列车设计与运营时重点要考虑的问题。目前国内评价舒适性所用的指标主要是振动舒适性指标,这已不能完全适应近年来轨道交通发展的新需求。本文以旅客列车舒适性的工程应用意义为出发点,总结和分析了列车振动舒适性、热舒适性、噪声舒适性、压力舒适性以及综合舒适性等各种舒适性的评价方法和指标。基于以上舒适性评价指标,提出我国铁路旅客列车舒适性评价方法研究方向的建议。

基于DVS 1612与JIS 4270标准的转向架构架疲劳强度研究

对比DVS 1612和JIS 4207两种标准的特点,分析了其载荷规定、接头形式和评估方法等方面的差异性,分析可知,JIS 4270标准对载荷的规定更为详尽,且采用均方根合成动应力的评价方法更适于工程应用。以某城市轨道车辆转向架焊接构架为研究对象,用两种标准进行疲劳强度评估。结果表明:两种标准下转向架构架均满足疲劳强度要求,但两者在不同部位的利用度差异较大。JIS 4270标准下电机座、齿轮箱座焊缝的利用度更大,而DVS 1612下横侧梁对接处、横向止挡座处焊缝的利用度更大。

风电装备行星轮系过盈接触特性分析

风力发电对于保障我国能源安全具有重大意义,但我国风电装备发展中还存在巨大技术瓶颈,如何进一步提高装备可靠性及寿命是亟需解决问题。以行星轮系过盈配合面接触特性与微动磨损关系为切入点,针对NGW型行星轮受力分析,计算获取过盈配合接触分析的载荷边界条件;通过对比不同过盈量在无外载工况下的配合面压力值,理论计算与仿真分析结果的平均误差约为5.74%,验证了仿真的可信度;通过对比不同过盈量在无外载下的变形量,行星轮内孔面与轴承外圈变形占比分别为89.5%和10.5%,定量描述了行星轮相较于轴承的变形程度,更易损伤;稳态载荷工况下,通过对比不同配合公差P6和R6下的最大微动滑移量可知,P6公差带下最大微动量随载荷变化幅度较大,因此风电行星轮配合公差应选R6更合适;非稳态载荷工况下,通过数值积分计算获取不同过盈量下的配合面打滑极限载荷,该极限值作为评定实际服役工况下出现剧烈"打滑现象"的准则,因此设计时应考虑该极限工况。

市域快轨车辆转向架构架设计

市域快轨车辆动力转向架构架有多种。这里探讨的是采用传统的二轴“H”形焊接钢结构转向架构架,由箱型焊结构的横梁和2根侧梁组成,轮对与构架采用转臂轴箱和一系刚簧及橡胶簧相连,构架与构架通过空气弹簧相连。除横梁上个别安装座之外,整个动力转向架构架基本上是对称结构。并对该构架的焊接工艺进行分析论证。在设计阶段对该构架的基材进行了静强度和疲劳强度的仿真计算,并对构架的焊缝进行了疲劳强度仿真计算,计算结果表明构架的基材和焊缝均满足DVS 1612《轨道车辆用钢焊接接头的设计和疲劳等级》和EN 13749《铁路应用一转向架构架结构要求的规定方法》标准要求。最终依据UIC 615-4-2003 《动车转向架-走行机构-转向架构架结构强度试验》和BSEN13749-2011《铁路设施-转向架结构要求的规定》标准通过试验对构架静强度和疲劳强度仿真计算结果进行了验证,实验结果表明该动力转向架构架强度满足要求,可以进行生产制造。

基于李雅普诺夫函数的电磁轴承电压控制

为解决电磁轴承柔性转子跨越临界转速时的振动较大的问题,通过考虑系统整体能量,利用李雅普诺夫能量函数设计基于电压的控制方法。首先利用有限元建立柔性转子模型,并考虑电磁力的非线性,对比PID控制和基于李雅普诺夫方法的电压控制下电磁轴承转子的响应。分析表明,在临界转速附近,PID控制下的电磁轴承转子振动较大,而电压控制可以有效降低转子振幅,通过调整电压控制的参数,可以得到比较良好的动态与稳态性能;控制参数的改变,会使转子振动的超调量和响应时间发生明显的变化,反映系统的不同状态变量对控制效果的影响。

铰接式转向架构架疲劳强度算法优化研究

基于DVS 1612标准,提出一种基于主应力和最大剪应力的疲劳评估修正算法,并针对某转向架构架进行焊缝疲劳强度评估。该修正算法计算结果比DVS 1612标准算法结果更加保守,且误差不超过15%,准确性介于DVS 1612标准算法与商业软件LIMIT算法之间,但该算法可大幅地降低计算规模与计算时间,具有一定的工程应用意义。

考虑涡流效应的磁悬浮转子非线性振动分析

通过建立电磁力的时域模型,利用数值仿真方法,研究存在涡流效应的磁悬浮转子的非线性振动特性。结果表明:在主共振响应方面,整体涡流效应越强,转子频响曲线左偏程度越大,甚至出现"跳跃",转子在共振区的振幅也越大;涡流效应使转子振幅的频谱中产生超谐波和次谐波频率成分,增大谐波的响应幅值。

市域快轨车辆转向架枕梁研究

介绍了一种时速160 km市域快轨车辆转向架枕梁结构。参考“UIC615-4”确定了计算载荷和强度评估方法,利用有限元分析软件ANSYS对枕梁、抗蛇行减振器座进行了静强度、疲劳强度及模态仿真计算分析。结果表明:枕梁的静强度、疲劳强度均满足标准要求;枕梁的各阶模态振型的频率较高,没有明显的薄弱环节。在强度仿真计算的基础上,对枕梁进行了静强度和疲劳强度试验,试验结果表明:强度满足标准要求,进一步验证了枕梁结构设计安全,强度可靠。

轻轨车辆铰接装置强度分析

文章以铰接装置为研究对象,依据轻轨车辆的设计要求,分别对铰接装置在不同工况下的载荷进行受力分析,计算出铰接装置的极限载荷和疲劳载荷,根据车体和转向架的接口要求建立三维建模,并使用有限元模拟,得到铰接装置在不同工况下的应力云图,根据EN12663的规定,校核铰接装置的静强度和疲劳强度。

新型市域快轨车辆转向架的研制

介绍了一种新型市域快轨车辆转向架的主要技术参数、各部件的基本结构特点,采用正向设计理念,对构架、枕梁、牵引梁等主要结构部件进行有限元仿真分析,完成了动力学仿真计算,并对转向架主要部件的结构强度及动力学性能进行了试验验证。经过理论计算和试验验证,该转向架的结构强度和动力学等各个方面的性能均满足要求。该转向架的研制以160 km/h市域快轨车辆转向架为基础,兼顾车辆最高运营速度120 km/h的A型地铁运营需求,同时满足200 km/h的市域/城际动车组运营需求,最终形成最大设计轴重17.5 t、最高运营速度涵盖120~200 km/h的转向架技术平台。

不同踏面锥度下空气弹簧失效对地铁车辆动力学性能的影响

建立了地铁车辆在空气弹簧失效后的多体动力学模型。评价了在踏面不同的磨耗情况下,各部件失效对于车辆临界速度的影响,并根据GB/T 5599-2019,评估了在踏面不同的磨耗以及车辆不同的载客情况下,空气弹簧失效对于车辆的曲线通过能力以及运行平稳性的影响。计算结果表明:空簧失效后会导致车辆临界速度降低,但对于磨耗后的踏面降低幅值较少,除此之外,还会导致车辆的平稳性大幅恶化。空簧失效对于车辆通过小曲线时的影响有限,但如果车辆高速通过大半径曲线,则可能会产生危险。