轨道客车车体静强度试验测试系统准确性研究

在轨道客车整车车体静强度试验测试前,需要首先保证整个试验测试系统的准确性.通过使用两种不同目标质量和悬臂长度的样件,进行两种试验方案的弯曲试验及分析计算,将实测应变与理论计算和有限元计算得到的应变预测值分别进行比较,并通过定义局部坐标系对不同方向应变片进行计算分析,最终通过分析与试验对比的结果,对不同方向应变片的测量进行校核及确认,具有较强的实用性及理论依据.

现代轨道交通车辆用转臂式轴箱结构及定位刚度研究

轴箱定位装置的结构及刚度参数对轨道车辆高速运行稳定性、曲线通过性能和安全性具有重要影响,而转臂式轴箱定位装置在动车组、铁路客车和各型城市轨道交通车辆中应用广泛。文章依据结构特点将转臂式轴箱定位装置分为四体式、三体式、两体式和一体式4种不同的基本形式,并对各种结构的技术特点进行了对比分析,认为CRH3型动车组的两体式转臂式轴箱结构综合考虑最优,并给出其定位刚度对各向动力学性能的影响规律。

动车组冷却风道疲劳强度及影响因素研究

为了研究动车组牵引电机冷却风道的疲劳强度及其影响因素,采用仿真分析方法建立冷却风道测点处应力与外载荷之间的载荷传递关系,通过线路测试获得冷却风道内冷却风载荷谱及焊缝测点应力谱,对冷却风道的疲劳性能进行研究。数据分析结果表明:冷却风道测点总损伤的最大值为0.925,满足EN 1999-1-3-2007标准要求。其中冷却风机低速、高速转换运行时产生的冷却风载荷导致的结构累积损伤占总损伤的88.7%~99.8%,每千次启停的累积损伤为0.0227~0.0310。冷却风道内部的冷却风载荷影响系数为0.75~0.90,冷却风载荷是影响风道强度的主要因素,设计过程中需重点关注。

智能轨道列车综述

为了更好地推广智能轨道列车,文章通过文献资料整理,综述了目前智能轨道列车相关研究内容。首先,文章整理了智轨列车参数,并且将智轨列车参数与地铁,有轨电车的参数进行对比;其次,分析智轨列车的优缺点;最后从适应性分析、转向系统、自动循迹、智能优化四个方面整理了智轨列车的研究进展。

轨道车辆悬臂式安装结构强度分析

针对轨道车辆车下小质量设备悬臂式安装结构易产生疲劳裂纹问题展开研究,分别基于EN12663标准与IEC61373标准,采用有限元方法针对某钢车体车下悬臂式吊装设备安装结构进行静强度与疲劳强度分析,确定该结构的疲劳薄弱位置。依据计算结果进行结构改进,使其最终满足标准要求,为提高类似安装结构的抗疲劳性能提供了参考。

基于TAG定位的列车自动驾驶系统应用研究

提出一种基于电子信标(TAG)定位的列车自动驾驶系统(ATO)的设计方案。对系统结构、车地通信、精确定位的进行原理分析与描述,对既有铁路增加ATO功能的升级提供实现思路。

铝合金地铁车牵引梁结构建模策略对比研究

提出两种牵引梁结构的有限元建模方案,同时开展车体静强度试验与仿真分析,将仿真分析值与试验值进行对比。分析结果表明:方案1比方案2保守,且方案1更适用于设计阶段校核车体结构强度。在牵引梁与地板之间的双层板件结构位置,两种方案的方向应力分析结果与试验值的误差分别为9%~21%、7%~52%,方案1的建模方案更合理;在远离牵引梁与地板之间的双层板件结构位置,两种方案的方向应力分析结果与试验值的误差分别为4%~13%、8%~18%,两种方案的分析误差接近,但方案1的结果更精确。

我国高速列车外观设计进展与趋势研究

对近年来高速列车外观设计现状进行了分析及归纳,包括造型元素、色彩元素、地域文化元素、空气动力学元素等在高速列车设计中的应用。通过分析现有高速列车造型特征,阐述了未来高速列车外观设计方法,以及信息时代对高速列车外观设计产生的影响。总结了现有高速列车外观设计特征,并对未来高速列车外观设计发展趋势进行展望。

基于EN15227标准长编动车组耐撞性研究

依据EN 15227-2008+A1-2010标准对16辆长编动车组碰撞性能进行研究,首先通过列车能量分配优化计分析确定动车组吸能系统各吸能界面的平台力、吸能行程及吸能次序,使碰撞能量全部由可更换吸能单元吸收,保证车辆结构无损伤,并依据能量分配优化参数设计吸能单元及车体结构,最终建立16编组三维碰撞仿真分析模型应用LS-DYNA软件进行列车碰撞仿真验证,结果表明设计的16编组碰撞吸能系统满足列车防爬、司机室生存空间、碰撞减速度等标准要求.

列车吸能系统空行程对列车碰撞性能的影响

为研究列车吸能系统空行程对列车碰撞吸能的影响,以某地铁车辆为研究背景,分别采用一维能量分配方法及三维整车碰撞模拟仿真方法,建立碰撞有限元模型,进行一辆地铁列车以25 km/h小时速度撞击相同静止列车的分析计算,研究吸能系统空行程对整车碰撞吸能的影响.结果表明,吸能系统空行程越大,列车对车辆前端主吸能单元吸能能力要求越高,对头车二位端中间吸能单元吸能能力要求越低.

100%低地板车体铰接式有轨电车疲劳性能研究

由于100%低地板有轨电车车辆结构特点,目前动车组及地铁列车采用的疲劳计算方法较难应用于低地板车辆疲劳分析.通过对某市100%低地板有轨电车实际运营工况进行分析,结合标准EN12663:2014及标准VDV152,总结了适用于低地板有轨电车疲劳分析工况,并采用德国标准DVS1612:2014对其进行疲劳性能分析.计算结果表明,该有轨电车焊缝区域最大利用系数为0.969,母材最大利用系数为0.895,疲劳性能满足标准要求.

不锈钢车体仿真与试验对比方法研究

基于某国外出口的不锈钢车体结构,采用壳单元及实体单元建立不锈钢车体结构有限元模型,应用梁单元模拟点焊、激光焊焊缝,运用ANSYS软件进行强度分析,依据美国ASME-RT-2:2014标准加载边界条件,输出测点的坐标、位移及应力信息,与车体样件试验结果做对比分析,并基于车体垂向工况对车体结构进行对比分析,结果表明:车体结构测点的计算数值与测试值的整体变化趋势一致,刚度、强度结果满足要求,验证了模拟方法的可靠性,对利用率超过25%,误差超过30%的测点进行了解释说明,最终满足技术要求.

基于动态粒子群算法的列车追踪节能优化研究

本文主要从节能的角度研究城市轨道交通中列车追踪运行曲线优化问题。移动闭塞下两车追踪运行时,将前车的 位置和速度信息考虑到后车运行曲线优化中,结合列车追踪运行的动态特性,采用动态粒子群算法对追踪列车运行曲线进行 优化。本文结合实际线路数据和车辆参数对算法进行仿真验证,结果表明,采用动态粒子群算法对追踪列车运行曲线进行优 化时,能够减少前车运行对后车运行能耗的影响,节能效果可以达到 6.59%。

变轨距转向架轮轴滑动轴承的接触分析及参数优化

文章对高速列车1435/1520 mm变轨距转向架轮轴滑动轴承的接触特性和参数优化展开研究,按照GB/T 5371—2004确定了“车轮-滑动轴承”“滑移衬套-车轴”配合的过盈量大小。基于Hypermesh与ANSYS联合仿真,确定了滑动轴承与滑移衬套的材料、优化后的滑动轴承结构参数。研究结果表明,滑动轴承材料采用45钢,滑移衬套材料采用“聚酰胺-酰亚胺”(PAI)能有效减小两者之间的接触压力;随着滑动轴承斜面倾角的增大,“车轮-滑动轴承”平均接触压力呈近似线性增加,“滑动轴承-滑移衬套”最大接触压力先减小后增大;对“车轮-滑动轴承”接触部分a点和c点进行倒圆处理,能有效缓解因结构几何形状突变导致的应力集中现象;车轴受径向载荷弯曲变形时,会对滑动轴承产生绕x轴的偏转力矩,对滑动轴承b点位置进行倒圆处理能有效改善“滑动轴承-滑移衬套”接触状态。

基于标准的AZ31B镁合金座椅载荷及安装强度分析

从载荷类型、载荷数值等方面对比分析国内外4种轨道交通车辆座椅标准,并采用4种标准对AZ31B镁合金座椅的安装强度进行分析。通过对比分析,NF F 31—119标准的静载荷类型最多为15种。各标准扶手桌台载荷的差异性最大,最大值与最小值的倍数关系为6.00。座椅安装强度结果表明:最小静强度安全系数、抗滑移系数、抗剪切系数分别为2.01、30、421,满足VDI 2230—2014标准要求。座椅横向载荷对抗滑移系数、抗剪切系数影响较大。

基于多轴准则的焊接构架疲劳强度分析方法

根据节点几何特征,提出焊缝坐标系的建立方法,计算节点在焊缝坐标系下的应力分量。参照DVS1612标准,提出基于多轴准则的结构疲劳强度分析方法。对地铁车辆转向架焊接构架典型焊缝的疲劳强度进行评估,指出所研究焊缝的疲劳强度主要受正应力分量的影响,剪应力对结构疲劳强度的影响较小。对比研究了不同分析方法下的节点材料利用度特征。结果表明,在压缩应力占主导的区域,基于多轴准则的分析方法将使评估结果偏于安全;对于抗疲劳能力较差的接头,基于多轴准则的分析方法,采用DVS 1612标准提供的疲劳曲线将获得偏于保守的计算结果。

轴箱吊耳振动测试及共振疲劳评估

某线路地铁车辆轴箱吊耳发生多起断裂事故,因此针对该吊耳进行了振动测试、模态结构优化和共振疲劳计算。测试表明吊耳断裂为线路波磨频率与吊耳一阶固有模态频率发生共振所致,并通过仿真分析进行了吊耳模型验证和结构优化。以实测波磨路段动应力为输入,利用窄带疲劳寿命评估方法和Dirlik疲劳寿命评估方法对吊耳寿命进行评估,评估结果与实际基本一致,表明利用窄带法进行共振疲劳寿命评估基本可行;对于共振疲劳,当主频绝对单一时,Dirlik法计算结果与窄带法计算结果一致。

试验载荷谱作用下的焊接构架疲劳强度

基于变幅循环的等效恒幅应力计算方法和非比例应力状态下的修正强度理论,提出谱载荷作用下的构架疲劳强度分析方法。根据节点在焊缝坐标系下的应力分量,基于EN 13749标准规定的试验载荷谱,生成节点各应力分量的时间历程和应力谱;依据焊接接头的S-N曲线和恒幅等效应力计算方法,结合接头抗疲劳设计等级,计算节点材料利用度分量和综合材料利用度,评估结构在指定寿命下的疲劳强度。基于ⅡW和DIN提供的S-N曲线,对构架典型焊缝的疲劳强度进行评估。对比研究基于不同S-N曲线获得的节点材料利用度特征,结果表明,较基于DIN提供的S-N曲线获得的结果,根据ⅡW提供的S-N曲线进行分析,将获得较大的节点材料利用度。DIN提供的S-N曲线具有较高的接头疲劳极限和较大的指数。根据该曲线进行分析,节点的材料利用度数值小于1.0,与构架疲劳试验结果间具有较好的一致性。

高速列车外风挡结构周围流场和气动载荷的仿真分析

以某型号高速列车为基础,针对3种不同设计形式的外风挡结构,包括有缝隙外风挡、无缝隙外风挡和底部拆除外风挡,对列车明线运行时外风挡周围流场分布和外风挡所受的气动载荷的仿真分析研究.计算结果表明:外风挡附近的压力急剧变化,随列车运行速度增加,外风挡受到气动载荷增加.对于有缝外风挡和底部拆除外风挡方案,外风挡受到拉伸拱形胶囊向胶囊外部的拉力,而对于无缝隙外风挡,外风挡受到挤压拱形胶囊向胶囊内部的压力.无缝隙外风挡与有缝隙外风挡方案相比,外风挡受到压差减小;底部拆除外风挡方案与有缝隙外风挡相比,使外风挡胶囊受到压差也明显减小.通过空气动力学线路试验证实仿真分析计算得到外风挡压差与试验结果相差不大,因此仿真分析结果可以用来指导外风挡设计.

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.