轨道交通装备用混合动力包构型与能量管理策略

搭载传统燃油动力包的内燃动车组是运行在非电气化轨道交通中的主力机型,存在效率低、油耗高的缺点。针对这一问题,设计了一种轨道交通装备用混合动力包的构型方案,建立了混合动力动车组的数学模型,分析了不同模式下该构型方案的运行状态,结合整车线路运行条件,提出了一种基于动态规划算法的能量管理策略。仿真结果表明,在该能量管理策略控制下,装备混合动力包的动车组相较于纯燃油动车组燃油经济性提升了32.11%。

内燃动车组动力包刚柔耦合双层隔振系统动力学建模及参数影响分析

动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电机组、散热器机组、公共构架和车体地板子结构,通过2次频响函数综合建立了公共构架B-基础D综合体和机组刚体的频响函数表达式,大大提升了建模效率与计算速度,对工程计算和设计具有重要的价值。通过与ABAQUS软件中有限元频响结果进行对比,验证了该方法的正确性与计算精度。以某型内燃动车组动力包系统为研究对象,利用该建模方法,结合动力包系统实际隔振设计需求,研究了子结构质量比、子结构刚度、子结构阻尼、各级隔振器刚度及阻尼等参数对动力包系统隔振性能的影响规律,为内燃动车组动力包隔振系统设计及优化提供了理论支撑。

箱式内燃电传动机车动力包设计

【目的】动力包是内燃电传动机车的核心动力源,广泛应用于路外机车和调车机车等内燃电传动机车中,因而需要综合考虑用户需求以及动力包的性能和稳定性,探寻最佳的设计方法。【方法】本研究针对内燃电传动机车实际需求,设计制造了一种额定功率为250 kW的箱式内燃动力包,根据需要进行动力包的零部件选型以及结构设计,使用三维建模软件对整个动力包进行数字模型的建立,并利用该模型对所设计结构的强度、疲劳、模态、减震进行仿真计算,最终对动力包进行性能测试。【结果】1)母材最大应力为281 MPa,位置在柴油机安装座处;焊缝最大应力为216.3 MPa,位置在柴油机安装座焊缝处。2)母材疲劳最大应力为87.6 MPa,焊缝疲劳最大应力为39.5 MPa。3)减震器的变形量在X方向和Y方向都为0,Z方向的最大变形为3.9 mm。【结论】所有应力计算结果均小于许用应力,证明所设计动力包结构有较好的稳定性,能够满足各种工况的使用要求。

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。

动力包多子结构双层隔振系统隔振优化方法

为了提升内燃动力包隔振性能,针对优化设计过程中优化参数较多及优化效率较低的问题,对其隔振优化方法进行研究。首先,通过综合各子结构质量、刚度矩阵建立多子结构动力包双层隔振系统24自由度动力学模型,对系统进行传统的全局坐标系下自由度耦合分析并据此提出能够去除子结构平动、转动自由度固有耦合效应的多坐标系解耦概念;其次,运用Sobol’全局灵敏度分析方法确定对动力包隔振性能影响较大的参数,并将其作为优化变量;然后,综合考虑解耦率与隔振效率对动力包进行多目标优化;最后,根据建立的动力包刚柔耦合有限元模型对系统隔振性能进行评估。结果表明,优化后系统解耦率及各工况下隔振效率均达到较高水平,验证了该方法的有效性。

基于HyperView的动力包模态贡献量研究

文章以内燃动车组动力包为研究对象,基于HyperMesh软件建立了动力包的有限元模型并进行了模态和频响分析。结合模态和频响分析结果,在HyperView软件的NVH模块中对测点振动位移和速度的模态贡献量进行了分析,确定了动力包在不同转速工况下框架动反力和柴油机振动烈度的模态贡献量。分析结果表明,转速变化对柴油机振动烈度的模态贡献量影响很小,各转速下第4阶的模态贡献量最大;对框架动反力的模态贡献量影响较大的模态是第9阶和第17阶。通过对模态贡献量进行分析,得到了影响动力包结构振动的主要模态,可为工程中的振动问题提供有效的解决方法和新思路。

不同功率等级动力包选型方法研究

目前在国内外还有相当存量的非电气化线路,因此内燃动力机车或者采用动力包的混合动力列车在相当长的时间内会一直存在。动力包作为该种列车的动力来源是其关键子系统,在车辆设计时必须充分考虑并进行正确选型。对动力包选型依照设计时需考虑的多种因素展开分析研究,提出了动力包型谱,为内燃动力机车或混合动力列车的动力包选型提供参考。

内燃动车组动力包被动噪声控制研究

介绍了内燃动车组动力包噪声控制的措施,从动力包噪声源上进行分析,并从被动降噪方面从整车和动力包角度制定了一系列降噪措施。噪声试验结果表明:动力包声功率为116 dB(A),虽超过仿真分配值,但整车车内噪声实测值为67 dB(A),车外噪声实测值为78 dB(A),均满足合同要求,达到了预期的降噪效果,为以后类似内燃动车组项目降噪设计提供了参考。

带子系统的动力包双层隔振系统隔振设计研究

目前对带子系统的动力包双层隔振系统的隔振设计尚未形成一套行之有效的设计方法,针对这一研究现状展开了对其隔振设计的研究。提出了一种先优化设计主隔振系统确定一、二级隔振器刚度,然后将子系统充当主系统吸振器按照H∞准则设计出子系统隔振器刚度的两级优化设计方法。以某型内燃动车动力包为研究对象,采用提出的两级优化设计方法对动力包进行优化设计,并基于优化后的参数对动力包进行了隔振性能测试。结果表明,经过优化后,在常规工况和停机工况,动力包双层隔振系统皆具备优良的隔振性能,验证了方法的有效性。

内燃动车车体与动力包悬挂局部振动分析

为了研究采用动力包作为动力源的出口内燃动车的平稳性以及解决动力包与车体安装位置区域存在局部振动过大的问题,采用实验与仿真相结合的方法,得到了内燃动车的平稳性指标,分析了动力包安装位置处的车体局部大刚度和地板隔振器刚度的合理取值对局部振动的影响规律。结果表明:内燃动车的平稳性指标为优级,车体与动力包之间没有耦合振动;车体局部加大刚度对减小车体平稳性指标测点的横向振动有利,平稳性指标测点的垂向振动略有增加;车体地板铺设隔振器能显著减小车体的局部垂向和侧向振动。该研究结果可为实际工程应用提供参考。

子系统对动力包双层隔振系统隔振性能影响

目前对带子系统的动力包双层隔振系统子系统参数设计的研究甚少。针对这一现状,笔者采用试验的方法,分别研究了某型内燃动车动力包双层隔振系统子系统各隔振参数(隔振器总刚度、阻尼、隔振器刚度比)对其隔振性能及动态特性的影响。研究结果表明,将子系统设计成双层隔振主系统的动力吸振器,能使动力包双层隔振系统在发动机常规工况和停机或启动工况皆具备优良的隔振性能,并且隔振系统在子系统隔振器参数取较小的刚度,适当大的阻尼和合适的刚度比时能取得较好的隔振效果。

高速列车车体与动力包设备耦合振动分析

为研究车体与动力包结构耦合振动特性,计算车体固有模态以及低阶振型,建立了包含车下吊挂动力包的城轨车辆刚柔耦合振动模型,优化分析了动力包结构吊挂参数对车体振动特性的影响。计算结果表明:车体一阶弯曲频率对车辆垂向性能的影响要大于二阶弯曲频率。将动力包的振动以周期激励形式输入模型,当激振频率达到9.5 Hz和16.5 Hz时分别与车体的一阶和二阶弯曲频率相叠加,在此频率下车体的平稳性指标迅速恶化,因此在车辆设计过程中应尽量避免发生该频率下共振。

某内燃动力包柴油发电机组双层隔振系统设计及评价分析初探

对某内燃动力包柴油发电机组双层隔振系统进行了研究分析.根据边界条件、约束条件及变量等因素,确定了双层隔振系统隔振器的刚度分组及隔振器的三向刚度比例关系,得到了双层隔振系统隔振器的刚度结果.根据此刚度计算出了机组及框架的振动烈度和动反力,结果表明系统的隔振性能较好,能满足工程要求.由于隔振器生产工艺误差,在原始刚度基础上进行了±15%的误差分析.从传递率曲线上可知,系统在各刚度方案工况下有效避开了41 Hz以上的倾倒力矩简谐成分,同时也避开了柴油机额定转速频率激励成分,系统不发生共振,此刚度设计合理.

内燃动力包隔振参数灵敏度分析及优化设计

为减少内燃动力包隔振参数优化设计中优化变量的数量并提高优化设计效率,将全局灵敏度分析引入动力包隔振参数优化设计中。首先,建立动力包双层隔振系统18自由度数学模型,基于新型快速显式数值积分法求解动力包隔振系统振动响应,并推导动力包机组振动烈度及系统隔振效率的函数表达式;其次,运用Sobol法对动力包隔振参数进行全局灵敏度分析,确定对动力包系统隔振性能影响较大的参数,并将其作为系统隔振性能主要影响参数;第三,将动力包隔振性能主要影响参数作为优化变量,以机组振动烈度与系统隔振效率为优化目标对动力包隔振参数进行多目标优化设计,获得最优的参数方案;最后,进行动力包地面台架实验,并对动力包隔振性能实验与仿真结果进行对比。研究结果表明:对机组振动烈度与系统隔振效率而言,灵敏度较大的参数为横垂比(隔振器横向刚度与垂向刚度比值)、纵垂比(隔振器纵向刚度与垂向刚度比值)、框架与车体相连的4个二级隔振器垂向刚度及机组与框架相连的3个一级隔振器垂向刚度;优化后的动力包在各个运行工况下系统的隔振性能指标都得到了较大程度改善,特别是在转速为1 000 r/min(空载)工况下,动力包机组振动烈度降低12.00%,系统隔振效率提升29.61%;所有工况下的机组振动烈度都为B级或A级,而且动力包系统隔振效率也均在85%以上,满足工程要求,验证了本文内燃动力包隔振系统模型的准确性及优化设计方法的合理性。

内燃动车组动力包振动烈度全局灵敏度研究

引用Sobol全局灵敏度概念,建立动力包机组随悬挂参数变化的振动烈度函数(Vrms),推导动力包机组振动烈度关于悬挂隔振参数全局灵敏度计算方法。避免局部灵敏度的缺陷和悬挂参数非线性的困难。计算机组在不同转速工况下Vrms关于动力包悬挂参数的全局灵敏度指标(Svy)。计算结果表明:不同转速工况和不同悬挂参数条件下机组振动烈度灵敏度Svy均有显著差异。此外还对Svy影响较大的悬挂参数展开讨论,为后期动力包隔振参数优化设计奠定基础。

马来西亚米轨动车组内燃电传动动力包设计

针对出口马来西亚的米轨动车组,设计研制了悬挂于车体下部的内燃电传动动力包,以满足米轨车辆下部狭小空间的安装要求。该动力包是外形尺寸小、集成度高的车下布置动力包,通过了仿真计算验证、台架型式试验和线路运用考核,已批量运用于出口马来西亚米轨动车组上。

内电混合动力包用永磁齿轮复合发电机特性研究

基于内电混合动力包永磁发电机的技术要求,对永磁齿轮复合发电机(PMGCG)的磁路进行分析,并对气隙磁场进行有限元计算,初步建立PMGCG模型。利用ANSYS软件对PMGCG的特性进行仿真分析,对PMGCG三种起动方式及三种加载方式进行研究,获得了相应的特性曲线,从中选择出波幅最小、稳定性最高的起动加载方式。对PMGCG的损耗进行仿真分析,获得主要损耗曲线,并对PMGCG进行优化,优化后的PMGCG磁滞损耗降低了48.9%。

基于颗粒阻尼的高速列车动力包构架减振研究

为研究基于颗粒阻尼技术的高速列车动力包减振方法,以某型动力包为原型,搭建其1∶3缩比框架结构模型综合试验台,并结合有限元方法及模态测试试验,来验证框架结构模型的有效性。设计试验优化颗粒阻尼器分布及填充率、阻尼颗粒粒径及材质。在高速列车动力包构架上进行实车试验,试验数据表明,动力包构架在垂向上的振动减少55.77%,在其他工况下,减振效果为51.83%,文中的研究为颗粒阻尼在高速动车组上的应用提供了设计依据。

动车组用内电动力包电特性试验系统设计

本文研究设计动车组用内电动力包电特性试验系统,以车辆牵引方式、车辆使用电压等级、动力包功率为参数,模拟实际运行环境,采用不控整流、可控整流方式,高精度电阻作为负载,能够模拟动力包的输出功率、交流电压、中间直流电压、功率因数、温升时间、负载突加、突卸能力等多项参数的试验系统.保证动力包的性能参数满足车辆牵引需求.

动车组内电及内液动力包异同与发展

根据全球铁路发展形势,非电气化铁路并不在少数。而内燃动车组以其低成本、低建设费用、大载客量及灵活方便等诸多优点,成为非电气化铁路上的首要选择。分别对内电传动及内液传动方式进行异同点分析,并从优缺点及市场应用等方面分析其发展趋势,为内燃动车组动力传动方式选型提供参考。