车辆转向架转臂定位节点疲劳寿命可靠性研究

[目的]基于虚拟仿真疲劳试验技术,对某型车辆转向架的转臂定位节点进行疲劳寿命分析及可靠性评估,以提高车辆稳定性并保障列车安全运行。[方法]利用ABAQUS软件建立转臂定位节点有限元模型,获取应力应变数据;通过FE-SAFE软件设置橡胶材料的疲劳参数,进行疲劳寿命仿真分析;采用图检验法对伪失效疲劳寿命进行分布假设检验,选取最优寿命分布;利用寿命分布参数值与应力水平之间的关系拟合出适合的函数关系式,对正常应力水平下转臂定位节点的疲劳寿命进行可靠性评估。[结果及结论]转臂定位节点在正常应力水平下仅有橡胶衬套将产生疲劳损伤;橡胶衬套最下端为伪失效疲劳寿命值最低的区域,也是最先发生破坏的区域;现场试验与疲劳仿真结果验证了转臂定位节点有限元模型的准确性;确定了最优的正态寿命分布;正常应力水平下,转臂定位节点可靠度为0.9时的疲劳寿命循环次数大约为21万次。

基于实测数据的车辆轮对磨耗模型研究

[目的]基于上海轨道交通17号线列车轮对实测数据,研究轮对磨耗规律,建立轮对轮缘厚度和轮径磨耗模型,以提高城市轨道交通车辆的安全性和维护效率。[方法]对轮对实测数据进行预处理,消除数据误差;采用曲线拟合和误差分析方法建立轮缘厚度和轮径的磨耗模型,并以磨耗速率拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的拟合标准差作为该模型的评价指标,评估轮缘厚度及轮径磨耗模型的准确性;分别针对1701次和1721次列车进行轮对磨耗模型验证。[结果及结论]1701次和1721次列车轮对轮缘厚度磨耗速率4次拟合曲线的拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的6次拟合曲线的拟合标准差均接近于零,验证了该车辆轮对磨耗模型的准确性,能够精确预测上海轨道交通17号线同一车型不同列车及同一列车不同位置的轮对磨耗情况。

城轨车辆直流辅助供电变频空调综合电源与控制方案研究

现有城轨车辆的辅助供电以工频交流系统为主,其输出的AC380V交流电为变频空调等设备供电,且空调电气控制未与辅助电源设备统一考虑、协同设计,造成系统电源重复变换,供电效率不高。文章在分析现有辅助供电技术和变频空调电气控制技术的基础上,采用近年逐步展开研究的中高频变流技术、变频空调综合电源与控制技术,提出一种采用直流架构的辅助供电系统及变频空调的综合电源与控制方案,首先详细阐述2种系统架构设计思路、综合电源装置的电气组成和控制方案,其次分析其在提高供电效率、减少部件数量、增强空调协同控制、提高乘车环境舒适性等方面的优势,同时指出方案的技术难点,最后对所述方案的技术和功能提升进行展望。

声场不均匀度及语言清晰度在列车广播系统声品质测试中的研究

列车广播系统是列车与旅客进行信息交互最重要的系统,是列车运行工作的重要组成部分,在列车车辆中占有重要的位置。随着列车设计水平的迅速发展以及人们生活水平的提高,对于广播系统的需求不仅局限于功能实现,还要求广播系统声音质量有着越来越好的表现。文章从列车广播系统测试方法的角度出发,参阅非轨道交通行业相关系统的测试标准及要求,介绍了影响声品质的主要参数,即声场不均匀度和语言清晰度。结合已经完成的列车广播系统测试情况,并考虑轨道交通车辆本身的属性和要求,探讨总结了列车广播系统中声场不均匀度和语言清晰度这两个主要参数应该满足的要求,最后总结了适用于列车环境下测试声场不均匀度和语言清晰度的试验方法,为后续形成统一的测试方法和标准提供了一定研究基础。

天津地铁不锈钢城轨车辆服役寿命评估研究

随着服役状态下既有城轨车辆维保水平的大幅提升,当车辆到达设计寿命时,决定车辆实际寿命的车体、转向架等关键承载结构未必达到极限寿命,若此时将车辆一律报废,将会造成巨大的资源浪费。为了研究不锈钢城轨车辆的服役寿命,2021年天津轨道交通运营集团有限公司立项开展了《城轨车辆延检修周期、延服役寿命》研究项目。文章重点介绍了城轨车辆延服役寿命项目的立项背景、研究方法、研究结果、结论和建议,可为后续的研究、应用提供参考依据。

地铁车辆车场线运行安全性试验研究

车场线是地铁车辆运营密集的场所,受场地面积限制具有道岔标号小、分布道岔多、曲线半径小的特点;曲线半径越小,车辆运行安全风险越大。为此,现行行业规范对于车场线轨道的设计以及行车方式都有明确的要求,但地铁车辆脱轨现象仍时有发生。为研究我国地铁车辆车场线运行安全性,采用测力轮对直接测试轮轨作用力的方法,研究了地铁车辆在车场线低速行驶的运行安全性动态响应问题;探讨了轨道干燥、轨侧涂油、轨道湿润、空簧是否有气、相邻道岔夹直线轨距加宽、牵引车辆、推行车辆等不同条件下对车辆运行安全性的影响;分析了轨侧涂油能够减小地铁车辆脱轨风险的原因。试验结果表明:轨侧涂油和保持轨道湿润状态能有效降低地铁车辆车场线运行脱轨风险;地铁车辆空簧无气状态运行安全风险高于空簧有气状态;车辆段调车牵引车辆方案要优于推行车辆方案;相邻道岔之间夹直线轨距加宽并不能效地降低车辆脱轨风险。研究成果为制定车场线的安全运营保障措施提供数据支撑。

既有铁路货车服役性能研究

对于既有铁路货车服役性能的研究,需更侧重于研究产品的性能,保障货车运行安全,尤其是针对服役中后期,甚至报废前接近或超过设计寿命时期的车辆,在确定其运行性能的基础上,更要关注车辆的承载能力、结构可靠性、疲劳特性及其功能性。基于对国内外铁路货车的运用状态、检修制度、检修模式等情况分析,对铁路货车报废条件、寿命管理相关要求及规定分析研究认为,对车辆进行动力学仿真与线路试验,车体静强度及刚度、冲击、剩余疲劳寿命等进行仿真分析与台架试验是综合判断车辆服役性能的必要手段。了解与掌握货车服役性能及其发展趋势,为降低车辆故障率、保证车辆长寿命可靠性运行,更贴合实际需求为货车安全运用、科学检修、优化设计的后续研究提供技术参考和数据支持。

动车组自主化轴箱轴承台架试验研究

为解决自主化轴箱轴承台架试验运转初期温升高和跑合里程长的问题,基于温升机理及TB/T 3017.1—2016标准,通过控制变量设计了多个对比试验,系统分析了多个参数对自主化轴箱轴承台架试验初期轴承温升的影响趋势。研究结果表明:适当减小轴承注脂量、增大密封储脂空间均可有效降低自主化轴箱轴承台架试验初期的匀脂温度,显著缩短匀脂阶段的跑合里程。

高速列车盘形制动器热-结构耦合方法研究

盘形制动器热负荷计算是高速列车制动盘研发设计的关键环节,其计算结果是列车运行参数配置的依据。开发合适的计算方法建立计算精度高、工况适用性广的热-结构耦合计算模型是盘形制动器热负荷计算的关键问题。针对动车组用轴装制动盘制动过程,充分考虑制动闸片和制动盘的几何特性、运动特性和载荷工况,提出位移梯度循环法,基于ABAQUS软件建立盘形制动器摩擦副三维瞬态传热有限元模型,运用位移梯度循环法推导出热流加载式,用以计算制动过程中产生的摩擦热流,解决摩擦作用沿制动盘周向差异造成的耦合结果偏差。运用位移梯度循环法对制动盘进行热-结构耦合分析,并将仿真结果与试验数据、现场调研成果进行对比,通过仿真与试验结果的峰值温度误差率、相关性系数等统计学指标及现场调研观测结果评定该模型的计算精度及工况适用性。研究结果表明:基于位移梯度循环法的热-结构耦合模型可有效模拟制动盘在制动过程中温度变化规律且具有良好的重复性与稳定性,结构场分析出的制动盘热裂纹失效易发位置与该型号制动盘装车运用情况相符。研究成果可有效模拟高速列车在制动时制动盘的热-结构耦合过程,尤其在大轴重下的持续制动或间隔制动工况下,制动时间越长,计算精度越高。

城市轨道交通车辆系统安全完整性等级指标的定量分析与分配

[目的]随着城市轨道交通列车全自动运行系统的发展应用,对城市轨道交通车辆系统的安全性提出更高要求,在新的全自动运行的运营场景下,应对城市轨道交通列车从顶层重新梳理安全需求,以确定城市轨道交通车辆关键系统的安全完整性等级。[方法]综合采用FTA(故障树分析)、风险矩阵、FMECA(故障模式影响和危害分析)方法,从列车全线系统级到车辆级、车辆子系统级逐层进行危害识别风险分析以及定量指标分配。[结果及结论]由分析得出城市轨道交通车辆关键系统的安全需求及SIL(安全完整性等级)。牵引系统的安全功能包括紧急制动牵引切除功能、方向控制功能、牵引使能功能和制动控制功能,它们的安全完整性等级,除“紧急制动牵引切除功能”为SIL3外,其余均为SIL2;制动系统的安全功能包括整车紧急制动功能、防滑控制功能、常用制动功能和保持制动功能,它们的安全完整性等级分别为SIL4、SIL3、SIL2、SIL2;网络系统的安全功能包括保持制动功能、司机室激活功能、方向管理功能、牵引制动指令管理功能和级位管理功能,它们的安全完整性等级都为SIL2。

基于车辆深度融合的列车自动运行系统

[目的]传统ATO(列车自动运行)系统与车辆牵引系统/制动系统之间并没有建立直接、实时、双向的数据交互,在控车过程中无法获取车辆的牵引/制动状态和能力信息,进而导致ATO系统发出的控制指令可能与车辆实际能力不匹配、控制周期长、停车精度低等问题,需要将ATO系统和车辆系统进行深度融合。[方法]阐述了传统ATO系统的工作原理及存在不足。提出了基于车辆深度融合的列车自动运行系统(以下简称“融合ATO系统”),论述了融合ATO系统在系统架构、信息传输、车辆接口及系统功能等方面的融合优化措施。将传统ATO系统和融合ATO系统进行对比,对融合ATO系统的优势进行了分析。[结果及结论]融合ATO系统取消了ATO系统与车辆牵引系统/制动系统之间的中转环节,减少了通信链路,使得二者之间的信息传输更加丰富和透明。融合ATO系统可充分发挥车辆系统和信号系统各自的特性和优势,增强ATO系统与牵引系统/制动系统间的配合度,提高整体控车效果。

北京地铁首都机场线车辆紧急制动安全监控装置的设计及验证

[目的]为降低摩擦制动损耗,确保电制动参与下的紧急制动性能,北京地铁首都机场线车辆设置一种基于两级紧急制动控制的安全监控装置,对车辆的紧急制动过程进行管理。[方法]从其控制方法出发,阐述了该装置两级紧急制动控制模式的切换方法。该装置设置多路速度采集通道实时监测多路轴速,计算车辆的运行速度、制动加速度和制动距离。建立车辆的紧急制动控制模型,评估车辆的紧急制动性能,控制牵引或制动系统施加紧急制动。在车辆紧急制动时,该装置控制车辆牵引和制动系统优先施加Ⅰ级紧急制动;当车辆的Ⅰ级紧急制动性能不满足要求时,该装置通过切换发送至牵引和制动系统的紧急制动指令,切换紧急制动的施加方式,控制车辆施加Ⅱ级紧急制动。[结果及结论]现场试验及装车运营检验结果表明,在车速为40 km/h条件下,该装置的制动加速度判据值平均值为1.26 m/s^(2)左右,实际制动加速度平均值为1.27 m/s^(2)左右,计算模型符合车辆紧急制动的实际状态,制动性能满足制动加速度要求,能在保证紧急制动性能的前提下充分发挥车辆电制动能力,减少了车辆制动系统摩擦副磨耗,降低了车辆擦轮风险,提升了车辆的可用性。

轨道交通车辆转向架主动径向控制器

[目的]轨道交通车辆传统转向架的定位刚度较大,在通过中小半径曲线时,轮轨间存在明显的横向力,导致轮轨磨耗较大,运营效率不高。为了提高轨道交通车辆的运行稳定性和曲线通过性能,提出一种转向架主动径向系统。[方法]介绍了主动径向系统及其控制原理;介绍了径向控制器的软件和硬件设计流程;建立车辆动力学模型,结合系统其他部件,通过半实物仿真试验和环行线路试验对径向控制器的功能及性能进行验证。[结果及结论]无论采用引导型主动检测模式还是精确型信标检测模式,径向控制器均能有效探测到曲线段,使转向架轮对趋于径向位置通过曲线段,且符合实际的线路信息。列车在进出曲线时,径向控制器能够驱动径向作动器即刻或提前完成动作,有效改善迟滞时间。仿真试验和环行线路试验结果表明,安装有主动径向系统转向架的列车在通过曲线段时,其轮轨横向力的变化趋势一致,均明显小于传统车辆被动式曲线通过状态下的参数指标,其中导向轮对的表现尤为突出。所提主动径向控制器能够提高列车的曲线段通过性能,降低轮轨磨耗。

有轨电车电子机械制动系统设计及试验研究

针对低地板有轨电车完成了电子机械制动系统设计,方案满足车辆制动功能和性能需求,并实现了与既有车辆各系统的兼容;针对典型车辆实现了对原车液压制动系统的换装,完成了整车动态线路制动试验和关键功能研究性试验;试验证明,各工况下电子机械制动系统和车辆各系统配合正常,满足车辆制动性能要求,系统响应快速、控制精度高,具有良好的一致性,系统故障再分配、紧急供电下的安全制动功能满足设计要求,提高了系统冗余度和安全性。

基于行星混联轻卡物流车控制策略研究

本文介绍了行星混联轻卡物流车动力系统的构型和工作原理,基于Simulink设计了发动机最优控制算法,通过对电机MG1和MG2的转速/转矩控制,解耦发动机和路载,确保发动机工作点能良好跟随发动机最优工作曲线。同时,利用Cruise/Matlab/Simulink搭建联合仿真平台,验证了该控制算法在保证整车动力性的前提下,能有效提高整车的燃油经济性,具有一定的应用价值。

CR400BF平台动车组高低速风机控制接触器故障问题分析及解决措施研究

结合原理分析、故障统计、原因分析、模拟试验,对CR400BF平台高低速风机控制接触器故障的原因进行了剖析,发现运用环境中侵入器件内部的灰尘毛絮和长期使用过程中触点表面产生的氧化、硫化是导致接触器偶发故障的主要原因。针对故障原因设计了系统匹配性、环境适应性更强的新型触点模块优化方案,并通过地面验证试验、装车验证试验,证明了其能够提升高低速风机控制接触器可靠性,降低故障率,为高低速风机控制接触器故障的解决提供了借鉴参考。

基于运筹优化的地铁车辆全寿命维修计划管理方法研究

本文介绍了利用运筹优化方法对地铁车辆全寿命维修计划管理进行辅助支持、增强决策的方法和实践。运用运筹学知识,可以从全局考虑地铁车辆维修计划管理中所需要考虑的多维度因素,包括车辆工作包间隔因素、车辆工作包物资因素、车辆工作包股道因素、车辆工作包人员因素,从而在保证地铁运营稳定的前提下实现降低维修成本,减少列车过修和欠修,将地铁维修计划管理模式从传统计划检修模式转变为智能运维计划模式。此方法包括全寿命周期计划、年计划、月计划、周计划生成四个主要模块。通过这四个模块的有机结合最终实现对地铁车辆维修全寿命、长期、中期、短期计划的输出。本文也介绍了此方法的应用实践,展示了此方法应用实践后可能带来的价值和潜在的收益。

CRH380CL型动车组列车网络控制系统自主化研究

列车网络控制系统实现了动车组的控制、监视和诊断功能,针对CRH380CL动车组既有网络系统部件冗余性不高、备件停产以及技术支持力度不足等问题,基于既有网络拓扑结构,在保证其他子系统结构及功能不变的基础上,开展系统级自主化替代研究,实现TCN网络拓扑结构对既有ATI拓扑网络的替代,并完成包括自主化硬件研制及试验验证、系统及设备冗余性提升设计、RS485网关开发和子系统接口一致性测试、控制逻辑和显示屏界面等软件的完全移植以及半实物仿真平台测试等关键技术的研究和试验验证,保障动车组全寿命网络系统技术及备件支持,解决既有部件冗余性不高等问题,同时具备了软、硬件自主化升级以及未来PHM等新技术、新功能扩展的能力,降低了网络系统全寿命周期的运用维护成本。

城轨车辆转向架智能组装生产线设计

目前转向架生产已呈现出批量化、智能化、信息化的需求,传统的城轨车辆转向架生产组装模式已难以满足。因此,针对传统组装模式存在的布局混乱、依赖人工、存在工位瓶颈、设备落后、自动化智能化水平低、信息管控缺失等不足,文章以“精益化”、“智能化”、“信息化”为设计原则,介绍了城轨车辆转向架智能组装生产线的设计理念、工艺流程、作业节拍、方案布局、智能化设备以及信息化管控;从而提升组装质量及作业效率,实现城轨车辆转向架组装作业的智能化升级。

铁路货车散粒货物侧压力分布理论研究

文章以无黏着散粒货物为研究对象,基于经典库伦土压力基础理论,采用水平层分析法,分析了散粒货物在稳态条件下对铁路货车端、侧墙的侧压力分布,推导了主动、被动状态下的侧压力分布、合力及其作用点位置公式,并采用图解法得到了破裂角的显式解及每种状态的临界点,给出了货车散装货物侧压力的研究建议。