地铁列车车钩系统能量配置特性研究与优化

为研究地铁列车在碰撞过程中的能量分配特性,以某6辆编组的地铁列车为平台,依据车钩缓冲装置和防爬器的吸能特性,进行列车纵向动力学仿真计算,结果显示:在列车碰撞的过程中,各个界面的吸能情况并不均衡.对此,对比了车钩系统在不同配置条件下的吸能特性,寻找列车碰撞过程中各界面的吸能规律,并进行一定的参数优化,使列车在满足车辆连挂和低速碰撞的要求条件下,可最大化地利用各界面的吸能容量,其配置结果对列车碰撞能量管理和车体结构强度的设计都有一定的指导价值.     

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.     

基于欧洲标准的某出口地铁列车耐撞性分析

针对目前国内轨道车辆碰撞安全性分析评估过程简单,片面应用EN15227标准,没有形成完整、系统、详细的评估方法及过程的现状,在详细解读EN15227耐撞性要求的基础上,以某出口海外地铁项目为例,对列车耐撞性进行研究,给出列车碰撞分析规程及耐撞性指标评估方法,并提出一种简单易行的求车辆碰撞平均减速度方法,避免了常规计算方法的繁琐性.     

轨道客车能量分配快速分析方法及应用

为实现方案设计阶段轨道客车吸能系统的快速设计,基于LS-DYNA的碰撞接触分析技术,提出一种应用刚体和非线性弹簧相结合的客车碰撞性能分析方法.该方法根据列车重量、吸能元件的压溃力、可用压溃空间等输入参数,快速分析轨道客车的碰撞能量.采用该方法研究两列6辆编组地铁列车以25 km/h相对速度碰撞的能量分配问题,结果表明该方法对列车吸能系统能量分配高效可行.     

列车碰撞仿真中钩缓装置模拟方法

为了研究列车碰撞过程中的钩缓装置行为,提出了一种基于LS-DYNA离散梁单元模拟钩缓特性的仿真方法.以某6节编组的城市地铁列车36 km/h对撞工况为例,对钩缓装置的加载、卸载以及在极限载荷下的失效脱落等现象进行模拟,并计算钩缓装置对列车碰撞工况能量吸收的贡献程度.结果表明:该方法能够模拟碰撞时列车钩缓装置的力学特性以及车钩的失效和脱落现象,并且能得到连挂列车各位置钩缓装置的输出特性、能量吸收等指标;两列车对撞后,钩缓装置在碰撞过程中吸收能量占总能量的27%.      

车钩缓冲装置对轨道列车碰撞安全性的影响综述

从轨道列车车钩缓冲装置功能和失效原理、分类和标准、理论和应用与列车整体碰撞响应4个方面，梳理了近20年车钩缓冲装置在列车碰撞领域的研究方法和研究成果，总结了4个方面研究的优缺点与未来亟待解决的问题；从列车碰撞动力学的角度，阐述了车钩缓冲装置在列车碰撞中的作用，及其在车辆系统整体设计中的地位；基于欧盟、美国、日本与中国列车耐撞性和强度标准，介绍了车钩缓冲装置的子部件组成；从车钩缓冲装置理论模型在列车碰撞动力学模型和有限元模型的应用剖析其演化过程；基于当前国内外车钩缓冲装置的研究现状，指出未来轨道列车车钩缓冲装置的研究趋势和发展目标。研究结果表明:车钩缓冲装置是列车多级吸能系统中重要组成部分之一，需针对不同车钩缓冲装置类型建立不同的力学模型，准确反映缓冲器的非线性迟滞特性和压溃管的压溃吸能特性，以及车钩的运动关系；在国内外现行标准中，仅规定了车钩缓冲装置的静强度指标，且仅有货车车辆缓冲器的详细界定，缺乏中高速轨道车辆的车钩缓冲装置在动态场景下的载荷指标、能量上限等标准规范；胶泥、气液缓冲器具有比摩擦式缓冲器更好的碰撞力学性能，但其复杂的非线性特性描述依赖于准确的数学模型和试验，目前尚未对车钩缓冲装置数学模型的横向、垂向动态特性进行详细研究；应结合试验，加强研究车辆运行和碰撞过程中车钩缓冲装置的触发和失效稳定性，及其对列车纵向撞击响应的影响；中低速下较大的车钩缓冲装置刚度会导致非正常的垂向和横向响应，不同速度等级下车钩缓冲装置的力学特性和初始姿态对车辆碰撞机理的影响较大。      

适用北美地铁车辆碰撞吸能区设计的试验研究

采用北美地铁车辆碰撞设计标准,研究车辆碰撞时能量吸收区的工作机理和能量分配数据.首先,归纳吸能区设计、计算和试验的基本技术路线;其次,建立了车辆吸能区碰撞计算的有限元模型,依据ASME RT-2:2014标准中提到的车辆碰撞速度和车辆状态条件,分析得出了吸能区碰撞过程的速度、加速度等的分布规律;最后,采用实际碰撞试验的方法验证吸能区的实际加速度数值,对比与计算模型的一致性.通过设计计算和试验研究,得出碰撞吸能区可满足美国地铁车辆标准的结论,可以进行产品的生产应用.     

模块化汽车列车载荷单元与车型标准化

为提高道路货物运输车辆标准化水平,降低道路货物运输成本,通过对比分析当前集装箱和交换箱等载荷单元技术要求,基于固定件纵横向中心距确定了标准载荷单元构成,使模块化汽车列车在运输单元方面具有良好的包容性。通过分析我国道路运输发展现状和趋势,确定了牵引车辆、挂车等车辆单元及其组成的模块化汽车列车车型,以此为基础确定了车辆单元及汽车列车的外廓尺寸和最大允许总质量限值要求,最后提出了整车要求和机械连接互换性等要求,为车辆生产企业的生产设计与运输企业的选车用车提供参考。     

城轨列车虚拟碰撞研究

以城市轨道车辆为研究对象,建立一列出口沙特城轨车的适用于高度非线性碰撞的有限元模型,结合碰撞的实际工况,对十二节编组列车满载时以20 km/h撞刚性墙进行碰撞仿真,分析整列车在碰撞时的车体头部以及两车连挂处产生塑性变形的程度,车与车之间的吸能情况,从而寻找车间的撞击力、撞击作用时间、以及各车的速度、加速度等一系列参数的...     

锥台点阵吸能装置在整车碰撞中的建模研究

点阵吸能装置在以壳单元建模时,碰撞仿真求解时间步较短,不适用于车体耐撞性设计的快速碰撞仿真.针对这个问题,提出以实体单元近似的建模方法.以T向压缩典型的点阵块体为考察条件,对比壳单元和实体单元压溃仿真的压缩力-位移曲线结果,通过讨论实体单元建模的网格尺寸效应,获得了具备足够精度和求解效率的点阵吸能装置实体单元等效模型.最后以某城轨车车体碰撞仿真为载体,观察点阵吸能装置实体单元建模的效果.结果表明,该建模方法能够在整车碰撞仿真中显著提高求解效率.     

铝合金车体前端结构抗撞性优化设计

为提高列车在碰撞事故中的耐撞性能并保证乘客的安全.以铝合金车体为研究对象,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH对客车铝合金车体进行大变形碰撞仿真,并在此基础上利用多学科优化软件iSIGHT对车体前端吸能结构的进行优化,得出在碰撞过程中车体结构的变形模式以及车内乘客身体的受力和加速度情况,并对车体前端吸能结构进行最优化设计,满足轻量化要求,从而实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计.     

上海地铁6-8号线吸能结构的抗撞性优化

以上海地铁6-8号线前端吸能结构为载体,应用碰撞仿真软件PAM-CRASH和多学科协同优化软件iSIGHT进行碰撞数值模拟分析和吸能结构优化,得到吸能结构在大变形碰撞时的变形模式及各碰撞参数,并对动车组的吸能结构进行评估及最优设计,实现车辆的被动安全保护和耐撞性优化设计,为吸能部件的再生产和研发提供必要的理论依据.     

天津地铁1号线列广系统优化分析

天津地铁1号线作为中国最早的地铁线路之一,其列车广播系统在功能上有很多缺陷,并且车辆运行至今其列车广播系统内部电子元器件出现老化现象,设备稳定性降低,故障率逐年升高,特别是相对于新型列车广播系统故障率较高.地铁员工根据多年来列广系统的故障情况,借鉴其他列车广播系统的优点与平时工作中发现的问题,对1号线车辆列广系统进行功能优化分析,使其实现头尾冗余、单元内列广报站功能冗余等功能,降低列车广播系统故障对车辆运营的影响.     

客运列车耐冲击吸能车体设计方法

为了减轻客运列车碰撞事故造成的损失,实现被动安全保护,对组成列车的动车、客车车体结构提出了新的设计方法,重新分配车体各部分刚度,设计出具有合适吸能结构的耐冲击车体,车体结构均按前、中、后三种纵向刚度设置,前后两部分为可以产生塑性变形的弱刚度吸能结构,中间部分为仅产生弹性变形的强刚度弹变结构。当列车在正常运行时,车体有足够的强度和刚度,需要满足有关规范规定的强度、刚度要求;在较高速下发生碰撞事故时,吸能结构能够沿所需方向产生塑性大变形吸收足够冲击动能,保证机器间和乘客区不发生破坏,并延缓碰撞作用时间,降低碰撞瞬间最大减速度,使撞击减速度在人体承受范围内。     

地铁列车空气制动系统仿真模型

分析了地铁列车空气制动系统工作原理与构成,研究了容性、阻性和感性单元三类基本气动元件建模原理,根据相似性原理,通过AMESim软件建立了地铁列车空气制动系统仿真模型,介绍了空重车阀、EP单元、中继阀等部件建模过程,并对仿真参数进行了分析.研究了常用制动、紧急制动和阶段制动工况下制动缸压力与Cv压力变化特性,并进行了试验台对比验证.分析结果表明:在常用、紧急制动时,Cv压力比制动缸压力响应快,最大延时不超过0.5s,稳定时两者压力相等;紧急制动时制动缸压力上升至定压的时间小于1.5s,常用制动时小于2.2s;阶段制动时制动缸压力与Cv压力跟随性较好.试验中制动稳定后Cv压力比制动缸压力高约15 kPa,由中继阀内部橡胶件阻尼作用引起,该误差不影响中断阀正常使用.     

高速列车—无砟轨道—桥梁耦合系统振动特性分析

根据高速列车—无砟轨道—桥梁系统运动的特点,建立了适合该问题动力学分析的新型车辆单元和轨道—桥梁单元,运用有限元方法和Lagrange方程,推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。整个列车—轨道—桥梁系统被离散为车辆单元和轨道—桥梁单元,其中一节车辆离散成一个车辆单元,轨道—桥梁系统离散成四层梁单元。最后通过一个实例计算对整个系统进行垂向振动特性分析。     

地铁列车车轮踏面磨耗规律探讨

为了研究地铁车辆踏面磨耗的变化规律,持续跟踪测试了某线路地铁列车车轮踏面磨耗数据,并统计分析了运用工况下车轮踏面磨耗的数据特征.与CN60KG钢轨匹配,对比分析了踏面磨耗对诸如等效锥度和接触点等轮轨匹配参数的影响趋势.轮轨匹配特性分析表明:踏面磨耗将造成等效锥度增大.特别是右侧车轮踏面磨耗偏大,且呈现了轻微的轮对偏磨现象.根据地铁线路条件,有必要考虑地铁列车转调运用以合理延长镟轮修程.     

移动单元法在车辆—无砟轨道—路基模型中的应用

将移动单元法理论推广到无砟轨道的动力学研究当中,建立了新的列车—无砟轨道—路基耦合系统模型.模型离散为轨道单元和车辆单元,下部离散了的轨道单元模型采用移动单元法理论求出其单元质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵,上部车辆单元离散为一节整车模型,利用有限元和Lagrange方程计算出车辆单元的质量矩阵,阻尼矩阵和刚度矩阵.该计算...     

地铁正线40.0‰最大坡度对行车特性的影响

地铁线路穿越山岭或跨江渡河时，适当提高正线最大坡度标准有利于减少建设成本、降低设计和施工难度. 为了研究地铁正线40.0‰ 最大坡度取值的可行性，结合苏州市轨道交通8号线车线系统特点，采用理论分析、列车纵向动力学、车辆-线路系统动力学以及有限元等方法，从动车功率、列车起动与制动能力、故障列车救援、列车运行状态与动力特性、轨道力学特性等方面分析了地铁正线40.0‰ 最大坡度对行车特性的影响. 研究结果表明:当采用4动2拖B2型车时，地铁正线最大坡度值可采用40.0‰；列车通过40.0‰ 大坡道地段时，行车安全性、平稳性、列车起动制动以及故障救援能力均能满足要求；钢轨所受最大应力仅为容许应力的37%，纵向最大位移值仅为0.443 mm.      

列车荷载作用下地铁重叠隧道的响应分析

以深圳地铁一期工程区间近距离重叠隧道为背景，研究地铁运营期间，列车振动荷载对隧道结构的的影响。首先根据车辆－轮轨模型，确定列车振动荷载。然后采用释放荷载方法模拟地铁的开挖效应，确定初始应力场，并通过对地铁结构体系进行模态分析，得到体系的振型和频率，以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式时间积分法，分别研究在上行动载，下行动载和上下交会动载3种情况下，区间近距离重叠隧道的动力响应，确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力。