B型地铁车辆转向架构架载荷特征研究

[目的]我国地铁车辆在设计和校核中所采用的国际标准不完全符合车辆实际运营条件,导致一些地铁车辆转向架构架在未达到规定的运营里程时就出现了疲劳裂纹现象,开展实际运营条件下地铁车辆转向架构架载荷研究十分必要。[方法]基于B型地铁车辆长期跟踪测试试验实测数据,采用统计计算与STFT(短时傅里叶变换)分析相结合的方法,从线路状况、车辆运行状态和载客量3个方面研究构架载荷变化规律。[结果及结论]构架主体载荷和线路条件高度相关,构架局部载荷和车辆运行状态高度相关;减振器载荷和载客量之间有较为明显的负线性相关性,除侧滚载荷外的其他构架载荷与载客量呈正线性相关。

上海轨道交通车辆转向架构架裂纹原因及其扩展寿命分析

[目的]针对上海轨道交通车辆某型转向架构架齿轮箱悬挂座出现裂纹的问题,分析裂纹发生原因并计算其可扩展寿命。[方法]对裂纹部位切割取样后进行断口和金相分析,确定裂纹发生原因;建立该型转向架构架有限元模型,对构架静强度进行仿真计算,并计算裂纹处的应力值;基于断裂力学中的Paris公式计算该裂纹会发生快速扩展的临界长度,以及当前状态下扩展至临界长度的残余寿命;提出了相应的使用和维保策略。[结果及结论]该构架裂纹为焊接缺陷引发的疲劳裂纹,并扩展到了母材上;该裂纹处的设计强度满足要求;母材处裂纹的临界长度较短,扩展寿命较为有限。为避免该问题发生,构架制造时应加强检查,确保焊接质量;对有裂纹的构架在采取严密监控前提下可有条件使用,并尽快择机更换;对裂纹扩展至母材上的构架,须立即进行更换。

地铁车辆用碳纤维构架横梁工艺制造技术研究

随着以碳纤维为代表的纤维复合材料的推广和应用,在轨道交通领域,复合材料逐步从非承载件向主承力结构发展。转向架作为列车车辆的核心部件,其较重的质量为列车轻量化革新提供了可观的空间。本文基于纤维缠绕工艺及树脂传递成型工艺,通过对原材料的筛选、模具的设计、工艺参数的优化,成功实现了多腔、曲面、大尺寸、厚壁的碳纤维转向架构架横梁的一体成型。测试结果表明,孔隙率、纤维体积含量、固化度及内部质量等性能充分达到设计要求且减重效果明显,完成了结构功能一体化的复合材料构架横梁国产化研制目标。

某上盖车辆基地项目全框支剪力墙结构设计

杭州地铁机场轨道快线仓前车辆基地上盖采用大底盘多塔的全框支剪力墙的结构形式。论文基于此项目对整体模型和分塔模型分别进行小震、中震、大震的计算分析,并采用Sausage软件对典型分塔模型进行动力弹塑性分析,分析了其抗震性能,同时,采用Midas/FEA软件对局部转换框架进行有限元分析,得出了大震工况下转换框架的应力计算结果。

基于SAP84软件对地铁车站主体结构的内力分析

依托哈尔滨市某地铁车站,应用SAP84有限元软件对地铁车站框架主体结构内力进行分析,详细阐述几何模型建立、单元类型及划分、抗力的考虑方法和边界条件的施加以及计算分析等。给出3种组合情况下的内力图,并选取最不利荷载,以地铁车站顶板为例,对基本组合、人防组合、地震组合3种情况进行内力计算,完成配筋设计(计算过程略),确定出顶板的配筋方案,得出其基本组合为控制组合,人防组合和地震组合为非控制组合的结论。地铁车站长宽比较大,端墙对结构内力影响较小,采取二维分析能够反映结构的实际受力情况。底板和侧墙土层弹性抗力采用土弹簧模拟,符合弹性地基梁的计算理论,能反映实际的抗力数值和分布,因此,采用SAP84有限元软件对地铁车站主体结构的内力分析方法可行,可以减少设计人员的计算工作量。

基于线性累积损伤理论的地铁车辆转向架构架服役寿命预测研究

地铁车辆转向架构架在多种载荷作用下极易产生疲劳裂纹,严重影响车辆运行的安全性和稳定性,需要开展地铁车辆转向架架构疲劳耐久分析和服役寿命预测。介绍了线性累积损伤理论。建立了地铁车辆动力转向架构架服役寿命预测技术路线。搭建了目标结构有限元模型,依据UIC 615-4:2003和EN 13749:2011要求模拟列车运行负载情况,对转向架构架进行静强度和疲劳强度分析,并识别各工况下的结构薄弱点;通过运营线路动应力试验,掌握了列车运行时这些结构薄弱点的真实循环载荷应力数据;结合材料的疲劳曲线和线性累积损伤理论预测了转向架构架服役寿命。研究表明,基于线性累积损伤理论的地铁车辆转向架架构服役寿命预测方法能够预测转向架构架服役寿命。为修正预测误差,建议在后续研究中持续探索基于车辆转向架构架初始缺陷裂纹扩展机理的断裂力学寿命预测技术。

新型CFRP地铁转向架构架强度分析

介绍新型碳纤维复合材料地铁转向架构架基本参数、结构设计特点,建立有限元三维模型,参考标准UIC615-4和EN13749建立计算大纲及载荷工况,利用Hypermesh+Ansys软件联合仿真进行构架静强度、疲劳强度和模态分析,根据劳氏船级社工作服务准则对构架进行强度评估。计算结果表明:该构架强度满足工作要求,安全裕度较高,各阶模态较高,不会与车体发生共振。

受电弓下框架与降弓驱动机构连接支架裂纹原因分析及处置措施

受电弓为车辆核心部件,其状态攸关行车安全。以上海轨道交通某型受电弓为例,介绍了受电弓下框架与降弓驱动机构连接支架处裂纹情况;通过对开裂试样的材料成分、断口形貌、结构强度等进行分析,结果显示连接支架结构设计缺陷及焊接质量不佳是导致受电弓下框架与降弓机构连接支架处疲劳开裂的主因。针对性采取了优化连接支架结构、尺寸以及焊接工艺等措施,优化结构通过了台架试验及试运营考核。优化结构具备批量整改及装车服役条件。

基于IDA方法的地铁车辆基地TOD开发全框支剪力墙结构抗震性能评估

全框支剪力墙结构因上部塔楼剪力墙完全不落地而存在竖向构件不连续、刚度突变、大底盘多塔等不规则项,为综合有效评估此种超限结构的抗震性能,基于增量动力分析(IDA)方法得到不同地震烈度下结构最大层间位移角分布情况,并将结构性能水准划分5个等级,最终分析其地震易损性和损伤风险性。研究结果表明,结构随地震动峰值加速度(PGA)增大逐渐屈服并最终倒塌,不同地震记录时结构IDA曲线具有明显离散性;结构在7度多遇地震作用下处于正常使用性能水准的概率为97.914%,罕遇地震作用下结构倒塌的概率仅为0.053%;生命安全和接近倒塌性能水准对应的PGA中位数分别为1.287g和1.411g,远高于预估罕遇地震PGA;结构正常使用、基本可用、修复可用和接近倒塌性能水准50年超越概率分别为4.89%、1.74%、0.112%和0.046%。综上所述,结构满足预设抗震性能目标,具有良好的抗震性能及抗倒塌能力。

城轨车辆长期服役过程中关键部件疲劳寿命性能研究

为了研究城轨地铁车辆长期大负载运行对关键部件疲劳寿命的影响,文章跟踪测试了实际服役状态下某地铁车辆转向架、车体关键部位的动应力,获得了动应力幅值与列车载重变化的关系,并依据Miner线性疲劳累计损伤法则计算了各测点的每日等效应力。结果表明,车体和转向架关键部位的应力幅值与列车载重具有强关联性,构架纵梁与横梁连接焊缝和牵引拉杆座焊缝的等效应力最大值超过70 MPa,构架空气弹簧座焊缝和一系弹簧座焊缝的等效应力维持在较高水平。

地铁牵引供电直流设备框架保护系统改进

在地铁牵引供电系统实际运行中,直流设备框架保护经常发生误动作,导致直流设备跳闸,中断列车供电,对地铁运营造成极大影响。介绍既有牵引供电直流设备框架保护方案和工作原理,结合牵引供电系统实际运行和维护经验,提出直流设备框架保护改进措施。对北京地铁6号线某变电所直流设备框架保护系统实施改造。改造后,牵引供电系统未出现直流设备框架保护错误动作,保障了直流设备框架保护的选择性和可靠性,减少对列车运行的影响。

地铁用平车JHWZ06型构架式转向架研制

根据与用户签订的订货技术条件,借鉴铁路货车转向架的成熟技术,设计可通过半径65 m曲线、轴重为12 t的地铁用平车JHWZ06型构架式转向架,并进行仿真计算和试验。结果表明,JHWZ06型构架式转向架的构架静强度符合TB/T 3549.1—2019《机车车辆强度设计及试验鉴定规范转向架第1部分:转向架构架》要求;地铁用平车动力学性能指标符合GB/T 5599—2019《机车车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》,具备半径65 m曲线通过能力,限界满足设计要求。地铁用平车样机试运行1年,JHWZ06型构架式转向架运用状态良好,曲线通过能力强,闸瓦磨耗均匀,未出现任何不良现象,满足用户使用要求。

转向架构架的结构灵敏度研究

转向架的构架是平台化地铁列车的关键部件,为了校核和优化构架结构的可靠性,文章将构架参数作为设计变量,利用有限元方法从结构强度和弹性模态2个角度开展灵敏度分析。研究结果显示:构架前4阶模态频率主要受横梁上盖板和下盖板厚度的影响,而模态振型受各参数的影响较小。灵敏度分析方法精准确定了构架轻量化和安全化设计的参数目标和方向,不仅有效提高了参数优化效率,更降低了计算量,为后续产品的设计优化提供了参考。

地铁转向架构架运用载荷与疲劳损伤特征研究

地铁转向架构架在未达到服役寿命时,频繁出现疲劳裂纹,导致其疲劳可靠性不足。表明在一定程度上,构架采用的疲劳可靠性设计规范未能覆盖真实运营环境,有必要开展实际运营条件下的构架载荷、损伤研究。通过线路测试采集构架动载荷与动应力信号,分析构架载荷动态特性和损伤状况。结果表明,构架载荷与线路条件及列车运行状态密切相关,列车启停、站前站后短曲线线路等导致构架承受幅值较大、频次较高的动态载荷;主体载荷能量在10 Hz以内,电机吊座载荷存在51 Hz能量;曲线线路造成的疲劳损伤普遍大于直线线路;载客量对构架损伤有一定影响。研究结果对掌握在不同运行和线路工况下的地铁转向架构架动态载荷特征和疲劳损伤特性,并开展满足运用安全的抗疲劳优化改进具有重要的工程意义。

地裂缝场地地铁运行引起框架结构振动的数值分析

针对西安地裂缝场地地铁运行引起地面建筑物的振动问题,建立隧道-地裂缝-地层-框架结构三维有限元模型,进行建筑物的模态分析和振动响应分析,并与同荷载工况的无地裂缝场地框架结构的振动响应进行对比。结果表明:结构的竖向振动比水平向强烈;地裂缝对结构横向和竖向振动加速度的分布影响不大,前者随层高呈波动性分布,后者除首层之外,其余各层差异不大;地裂缝对纵向振动加速度的分布规律影响较大,无地裂缝时呈逐层增加的分布,有地裂缝时呈两端大中间小的分布;地裂缝使结构竖向振动加速度有增大趋势,横向和纵向加速度会在局部楼层增大。

B型地铁构架焊接残余应力X射线衍射法测量

由于焊接过程中的不均匀加热,地铁转向架构架不可避免的产生焊接残余应力,残余应力的存在影响了构架的疲劳寿命,可能造成构架失效,影响行车安全。因此测定并掌握构架不同处理状态下残余应力的分布规律十分必要。利用X射线衍射法对同一B型地铁构架三种不同处理状态下的相同部位进行了残余应力测试,分析不同处理状态下构架残余应力的大小和分布规律,为工厂优化B型地铁构架的焊接工艺、热处理工艺和喷丸工艺提供参考。

动车转向架构架齿轮箱吊座应变疲劳寿命研究

上海地铁1号线动车在使用几年后其转向架构架齿轮箱吊座就开始产生裂纹。根据裂纹萌生部位的线路实测应力,采用应变疲劳寿命分析方法对构架齿轮箱吊座进行了疲劳寿命计算。缺口疲劳系数是影响疲劳寿命的主要因素。

某型地铁转向架构架的结构优化

利用Hypermesh建立了地铁转向架构架的有限元模型,确定了5种工况下构架的载荷及边界约束条件,对构架进行结构分析。计算了构架在5种工况下的刚度与强度,计算结果表明其满足材料的许用应力要求。最后以满载静止工况为基础,确定了优化方案和具体实现方法,得到了构架的轻量化结构优化方案,为构架的轻量化设计提供了一定的理论基础。

地铁工程Near-miss知识库构建

针对目前地铁施工的安全管理问题,引入Near-miss(未遂事件或险兆事件)概念,构建出地铁工程的Near-miss知识库.首先,分析了地铁工程Near-miss知识的5种来源,并通过对地铁工程事故数据库的分析,得到地铁工程Near-miss知识.然后,从人员身份、机械状态、材料状态、环境状况和相互位置等5个方面对地铁工程Near-miss知识进行框架表示,并根据其特点,研究地铁工程Near-miss知识库的逻辑结构.最后,采用具有成熟管理技术的关系数据库,将Near-miss知识存储于关系数据库表中,实现了知识库和关系数据库的耦合.一个完善的地铁工程Near-miss知识库的构建,将有助于促进地铁施工安全管理能力的提高,减少地铁事故的发生.

西安地铁车辆转向架构架静强度与疲劳强度分析

针对西安地铁车辆转向架构架,从模拟计算上得到构架关键部位的等效应力。参照UIC规程对构架的静强度和疲劳强度进行了评定,最终确定其是否满足强度要求。计算结果表明,构架各关键点计算的等效应力小于其材料的许用应力,为工业生产的安全性提供了理论参考依据。