车辆限界计算方法对比研究

论述车辆动态限界计算不仅是车辆设计过程中一项重要内容,也是安全行车的重要保障。认为随着动态限界计算理论的日趋成熟,车辆动态限界计算理论和方法也多种多样。为了更加清晰地了解各个方法之间的差异,以某车辆参数为参考,分别用不同的计算方法进行计算,找出各个计算方法之间的不足,为同类问题计算提供参考。

电轴同步技术在动车组模拟运行试验中的应用

针对动车组车辆在模拟运行试验台上试验时因车轮存在转速差导致牵引控制单元TCU报警的问题,开发了带有辅助电机的电轴同步系统,控制同步误差在3%以内,满足了高速动车组牵引特性台架试验的需要。

铁道车辆动态包络线计算方法研究

针对城市轨道车辆、高速动车组和铁道机车车辆,对比分析了采用CJJ 96—2003标准、UIC 505标准和动力学方法计算车辆动态包络线的异同。探讨了将动力学仿真结合CJJ 96—2003标准计算动态包络线的方法,分析了将UIC 505标准应用于一般铁路限界计算的方法,研究了故障工况下的包络线计算方法。此外,还编制了限界计算软件,并给出了简单的算例。

滚动试验台惯性负载模拟及耦合振动分析

提出了基于惯量匹配的试验台驱动轴负载力矩校核方法,分析了轨道轮转动惯量对牵引制动试验的影响,得出驱动轴的转动惯量是整车运行惯性力矩的6.7%,在进行车辆启动加速性能试验时,转动惯量过小会带来较大误差,而适当增大轨道轮轴上转动惯量是减小误差的唯一方法;针对试验台轨道轮与被试车辆的耦合振动问题,采用有限元法对轨道轮进行了模态分析,得到了轨道轮在前10阶振动下的试验速度等级,分析表明在一阶振动频率12.634 Hz下、对应试验车速为257 km/h时,轨道轮与车辆会产生耦合振动,在车速为127 km/h时,车轮一阶不圆会引起车轮与轨道轮的共振,在试验中应避免长时间在共振频率的速度下运行。

高速动车组动力转向架万向轴防护结构强度分析

根据万向轴防护结构的三维实体模型,利用Hypermesh软件建立了防护结构的有限元模型,借助PAM-CRASH和ANSYS软件分别对其进行了大变形分析和静力分析.建立两种不同方案的万向轴防护结构模型,使用大变形仿真分析软件PAM-CRASH对两种防护结构模型进行了不同工况的动态仿真,并基于动态仿真的结果,使用结构分析软件ANSYS对防护结构进行了静力分析,根据防护结构的强度计算结果对其进行了评估,验证了防护结构强度的安全性.

连挂车辆几何曲线通过计算

采用车辆动态包络线计算方法,得到车体在转向架中心销位置的横向和垂向偏移量。采用几何计算结合绘图法,得到车辆通过不同曲线时的姿态。以前后两车间车钩长度为变量,迭代得到设定的车钩长度,从而确定并绘制出前后连挂车辆的姿态。得到车钩摆臂角、风挡折角等参数,通过作图法可以得到车间连接件的姿态以及车间距离。分析了车辆连挂状态通过圆曲线、S型曲线等工况下,车辆处于曲线不同纵向位置时,最大车钩摆臂角及极限车间距。从分析结果可见,在相同的曲线半径下,车辆连挂通过圆曲线时达到车间极限距离;通过S型曲线时达到车钩最大摆臂角。车辆在曲线上的纵向位置对车间连接姿态影响很大。

轨道交通列车前端吸能结构碰撞研究

利用LS-DYNA软件建立列车前端吸能结构的有限元模型,通过仿真分析对试验台车吸能结构进行优化以及试件材料选择;通过受力对比分析确定整车模型与试验台车模型对于吸收结构碰撞试验的一致性。台车吸能结构碰撞试验结果及其分析表明:利用台车吸能结构碰撞试验可以替代整车碰撞试验,用于验证列车前端吸能结构设计的合理性。采用仿真分析与台车试验相结合的方法,对列车端部吸能结构的耐碰撞性能进行验证,可以有效地压缩设计与试验的成本和周期。

动车组设备舱裙板支架螺栓滑移问题研究

针对某动车组设备舱裙板支架螺栓在检修时发现的滑移问题,根据该动车组车轮磨耗中期线路实测的加速度功率谱,进行长寿命随机振动试验。根据IEC 61373:2010标准进行冲击试验,通过光纤智能螺栓及测试系统对试验过程中的预紧力变化进行监测,并结合有限元仿真分析及VDI 2230:2014标准对该位置螺栓抗滑移性能进行校核,为螺栓滑移问题分析提供参考。

高速列车交会压力波仿真与试验对比分析

建立了某高速列车4辆编组的列车空气动力学交会模型,模拟列车交会时表面空气压力波的变化,并将仿真分析结果与实车试验结果数据进行了对比分析。分析结果表明,仿真模型能够基本模拟列车实车运行时的压力波变化,仿真分析结果可以为新车型设计与改进提供可靠的参考数据。

70%低地板铰接城轨车辆动态包络线计算方法研究

根据70%低地板铰接城轨列车特殊的结构形式,对CJJ96-2003《地铁限界标准》予以修订,制定出一套符合70%低地板铰接车辆动态包络线的计算公式.通过算例与动力学方法计算的动态包络线对比,论证了该套公式的合理性.

抗侧滚扭杆刚度对地铁车辆动态限界的影响

对抗侧滚扭杆如何影响地铁车辆车体限界进行分析。从限界标准公式入手,分析抗侧滚扭杆刚度如何参与限界计算。以国内某A型地铁辆为研究对象,采用现阶段3种常用的限界计算方法开展限界分析,对比研究抗侧滚扭杆刚度与车辆限界变化的规律及不同方法下的差异。采用动力学模型,以风压变化为条件,通过比对分析,提出抗侧滚扭杆刚度的取值范围建议。

地铁车辆司机室骨架结构准静态分析与试验验证

以某型地铁车辆为研究对象,对其司机室骨架结构进行设计与评估验证。根据评估标准,提出骨架结构的设计思路,并基于有限元仿真计算,对3种设计方案进行比选;对整车样车结构进行准静态压缩工况的试验,分别测试压溃力和防撞柱各高度的位移值,通过对试验数据的分析并与评估准则的条件进行对比,发现该设计方案能够满足所有的设计要求;最后,对试验工况进行有限元模拟,并对试验数据和数值计算结果进行对比分析,结果具有很好的一致性,可以作为后续研究的基础模型。

列车空簧区域防积雪结冰研究

从仿真分析、风洞试验和线路测试3方面入手,综合分析转向架加装前端导流装置和空簧局部导流防护装置对列车空簧部位积雪结冰的影响。研究发现,采用全局导流和局部导流防护组合优化方案后,转向架前端来流出现明显下压现象,转向架区域上部的气流流速减小,下部气流流速增加,一方面减少了夹杂着雪花的气流对转向架区域的直接冲击,另一方面使得下部与转向架结构无接触的气体迅速通过转向架,从而在整体上减少了转向架各关键部件的积雪;在空簧处气流漩涡明显减少,使得雪粒子不容易被带入空簧附近区域,转向架空簧区域积雪量减少近80%,只在连接部位的缝隙处有少部分积雪,对列车的平稳性和舒适性影响甚微,提升了列车在高寒多雪地区的适应性。

低温环境下高速列车车内噪声问题及控制方案

对低温环境下(-30℃)的250km/h高速列车车内客室端部噪声进行测试,深入分析了运行环境温度对车内噪声的影响。通过对比夏季、冬季两种季节因素,掌握了不同环境下高速列车的车内振动噪声特性、车下声源特性和声振传递路径,研究了低温环境下的高速列车减振降噪技术,以提高低温环境下高速列车的车内噪声性能。研究结果表明,车内客室端部噪声异常问题是由于受到列车250km/h匀速运行时的过枕垮频率激励,而冬季运行时转向架区域减振性能下降,使得该频率更容易传递至车内所致,并激发车内客室空腔的声学模态。通过从传递路径上进行控制,使用一种金属减振器代替原有地板的支撑结构,优化车体内地板和外地板之间的弹性支撑,能够有效改善低温环境下高速列车车内客室端部异常噪声问题。

高速列车转向架区域车内噪声控制及优化设计

高速列车的转向架区域上方为车内噪声最显著位置,采用试验分析和仿真预测相结合的方法,根据“声源-路径-响应”的车内噪声机理,研究了转向架区域上方的车内声振特性、转向架区域地板的结构优化以及转向架区域车内噪声预测。研究发现,转向架区域上方车内噪声在500~800Hz频率区段存在显著峰值。其中,500Hz以上主要来自于空气传声路径,200Hz以下主要来自于结构传声路径。车内噪声与地板的隔声量呈负相关,与地板的振动加速度级呈正相关。随着地板的隔声量不断增大或者加速度级不断降低,其对车内噪声的影响呈逐渐变小的趋势。该研究成果可为高速列车车内噪声控制提供参考和依据。

车辆转向架前端加装弧形导流槽对转向架积雪结冰情况的影响

通过空气动力学仿真分析和风洞试验,研究车辆转向架前端加装弧形防风雪导流槽对车辆转向架积雪区域空气动力学性能的影响,以及对转向架区域积雪结冰情况的影响。研究发现:在车辆转向架前端安装弧形防风雪导流槽,可以减少气流对转向架区域的直接冲击;可增加底部气体流速,使夹带雪花颗粒的气流快速通过转向架区域;空气流经导流槽发生明显下扬,使原空气流线在进入转向架区域时发生的上扬现象消失;安装弧形导流槽对整个转向架区域的积雪情况有明显改善作用。

裙板对列车空气动力学阻力及转向架积雪结冰性能的综合影响

利用风洞试验、CFD方法及线路实车验证,比较分析某型列车三种不同型式的裙板方案对整车空气动力学阻力性能及转向架区域积雪结冰性能影响.研究发现:裙板的大小对列车阻力性能的影响与转向架区域积雪结冰性能的影响是相互矛盾,裙板越大列车整车阻力性能越优,而大裙板处存在较大的死角,加之安装大裙板时转向架区域空气流速降低,不利于排雪,容易导致雪在转向架及裙板死角处堆积,造成较多积雪,从而影响行车安全.应该综合考虑裙板对列车的空气动力学阻力性能与转向架区域积雪结冰性能的影响,选择折中的方案,最大限度的照顾列车的整车空气动力学阻力性能,又兼顾列车转向架积雪结冰性能.依此原则设计的小裙板作为高寒动车组裙板方案在实车中得到广泛应用,取得了理想效果.

基于FKM的某型转向架轴箱端盖疲劳强度评估

针对某型转向架轴箱端盖螺栓孔处易产生裂纹的问题,使用FKM准则和EN13749标准规定载荷对轴箱端盖的疲劳强度进行评估,结果表明:在标准规定载荷下端盖最大应力超过屈服极限进入塑性变形阶段,应力最大的位置位于端盖螺栓孔与端盖体的过渡区域.分析结果表明:端盖应力过大的主要原因是螺栓预紧力过大;根据FKM准则计算出了轴箱端盖的利用度,并提出了提高材料屈服强度和降低螺栓预紧力相结合的优化方案,仿真结果为解决轴箱端盖裂纹提供了参考建议.

轨道车辆吸能装置准静态试验测试技术研究

试验研究方法是轨道车辆吸能装置耐撞性最直接、最具有说服力的研究方法。针对目前国内文献鲜有通过试验对吸能装置耐撞性进行研究的现状,本文设计出一种轨道车辆吸能装置准静态试验测试方法,并对某地铁列车吸能装置进行试验,得到吸能装置压缩力、压缩位移两个关键吸能特性指标;通过准静态试验边界条件,建立等同的仿真分析模型,通过仿真分析方法研究吸能装置的吸能特性并与试验结果进行对比。研究表明:此吸能装置准静态试验测试方法具有可行性,能够满足实际工程需要;分析结果与试验结果一致性较好,验证了分析结果的准确性和试验测试方法的有效性,通过试验与分析结合的方法为吸能装置吸能特性及后续结构优化提供了理论和试验支撑。

基于有限状态机的轨道交通多功能车辆总线网络动态性能仿真分析

鉴于MVB(多功能车辆总线)网络在轨道交通列车上的广泛应用,选取网络效率、网络利用率和网络吞吐量等表征MVB网络动态性能的关键评价指标,基于Stateflow有限状态机工具箱构建模块化MVB网络模型,并利用该模型分析了数据长度、设备数量、传输介质等因素对MVB网络动态性能的影响。