铁路货车车体疲劳试验台关键技术

为完善铁路货车的疲劳可靠性评估标准和评估体系,设计并建造了由电液伺服液压系统、机械结构系统、电气控制及安全监控系统、测试数据采集及处理系统以及配套的基础设施等5部分组成,以模拟摇枕的垂向、横向、纵向作动器及车钩力作动器为加载系统的铁路货车车体疲劳与整车振动试验台;基于所提出的车体疲劳试验(车体的在线运行状态模拟和加速疲劳试验)核心原理,开发了车体疲劳试验的线路动态响应谱测试、测试数据处理、试验台驱动文件编制、疲劳试验及其过程监控5项关键技术。以C70E型通用敞车的重车车体疲劳试验为例,在试验台上模拟其在北京—成都间累计运行等效总里程约314.2万km后,对该车车体的疲劳可靠性进行评估。结果表明:驱动文件重复执行时车体加速度的均方根误差小于5%、关键点应力的均方根误差小于17%,车体在线运行状态的模拟精度满足铁路货车车体疲劳试验的要求;C70E型通用敞车的车体能满足25a设计寿命的要求,验证了所提出试验原理及各项关键技术的适用性和有效性。     

轨道车辆车体气密强度试验系统研究与设计

为解决目前车体气密强度试验过程中压力加载系统与应力位移测试系统两者相互独立，测试位移方式为相对位移的问题，基于NI平台，借助NI-CompactRIO微控制器和Labview软件人机交互界面设计，采用迭代学习控制算法，开发了轨道车辆车体气密强度试验系统。该试验系统实现了车体气密强度试验过程中压力加载系统与应力位移测试系统耦合，当车体各测点应力位移测试值超出预警值，会自动反馈控制调节压力加载值，使其泄压，起到有效、及时地保护试验车体的作用，提高试验的安全性及智能化程度；同时能够对不同车型任意断面任意位置处车体结构绝对位移测试，提高测试可靠性及精准度，为车体结构优化设计提供数据支撑。     

模拟铁路货车线路运行时车辆响应的试验方法研究

以C70E型敞车为试验对象,结合车辆动态特性和试验台加载结构,布置了反映车体振动状态的加速度测点,通过车辆线路运行动态响应测试采集数据,并对测试数据进行处理,得到试验台迭代的目标信号;利用白噪声信号驱动试验台,得到试验台和车体的系统响应,计算出系统的频率响应函数;根据已知的目标信号和获得的系统频率响应函数,利用TWR迭代方法在试验台上进行迭代,最终得到试验台上模拟车体线路运行的驱动信号。迭代误差在允许误差范围内,试验台上的车体响应信号与目标信号的时域、频域基本一致,达到了模拟线路运行的要求,同时也进一步验证了文中提出的各项关键技术的适用性。     

轨道交通整体承载式铝合金车辆车体挠度的预制方法及试验研究

简述了轨道交通整体承载式铝合金车辆车体挠度试验原理,以及车体挠度预制试验方法.对车体挠度预制试验和垂向加载试验结果进行了分析.结果 表明,车辆整备和超员加载试验后车体垂向位移为9.95 ～11.14 mm,车体剩余挠度为2.80 ～ 5.05 mm.由此证明,车体挠度预制可以有效抵抗垂向载荷产生的位移,使车辆运行过程中...     

地铁车辆车体侧摆试验及参数灵敏度分析

通过车辆动力学仿真来计算车辆动态限界的方法在我国已被广泛应用。动力学模型是影响车体动态限界计算精度的关键因素,可以通过车体倾摆试验来验证动力学模型。以某地铁列车的拖车和动车为研究对象,建立了车辆非线性动力学仿真模型,开展了车体侧摆试验。通过仿真和试验的相对误差分析,验证了仿真模型的准确性;设计了关键悬挂参数的正交试验,分析了关键悬挂参数对车体侧摆角度灵敏度的影响,以及关键悬挂件非线性对误差的影响。     

边界条件对比例车体模态参数的影响

边界条件是结构进行模态分析的基础,不同的边界条件施加方式通过改变结构刚度影响结构模态参数。首先通过理论推导计算模态分析和试验模态分析的基本原理,然后对比例车体有限元模型建立5种可行的边界约束条件,计算分析知弹簧悬挂时比例车体前30阶固有频率与自由模态最大误差为0.02346%,边界条件4和边界条件5时固有频率最大误差分别为25.3386%和10.2383%,在试验模态中可用弹性悬挂模拟结构自由模态。对弹簧悬挂、弹簧杆悬挂和空簧支撑3种不同边界条件下的比例车体进行锤击模态试验分析,得出第3阶垂弯频率最大误差分别为2.545%、2.961%和4.812%,均小于误差允许值5%;利用模态判定准则(MAC矩阵)判定试验模态中结构固有频率的相关性,验证了边界条件对比例车体模态参数的影响。     

混合结构车体强度评价试验

介绍了铝和不锈钢组合车体的强度评价试验结果。通常情况下，车体仅做加载试验，但因该车体由异种金属组合而成，为了确认温度变化时的车体强度，特别增加了热负荷试验和垂直交变载荷的疲劳试验。试验结果表明，混合结构车体十分实用。     

隧道管片试验装置 被动土压力模拟系统研究

隧道管片整环试验加载装置用于模拟管片在土体中的受力,所施加荷载通常采用静态加载,均不考虑因管片变形而产生的被动土压力。为了更好地模拟实际工况,在原有试验装置的基础上,增加了被动土压力模拟系统。试验中通过激光传感器实时测量管片形变量,并依据该形变量在液压闭环系统中完成试验荷载的实时调整,以模拟管片变形后产生的动土压力对管片结构受力的影响。试验结果表明,该系统很好的模拟出管片变形后对土体挤压产生的被动土压力,在本装置及其控制方法下,试验所需的加载压力稳态误差不超过千分之五,更精确地反应出管片的实际受力状态。     

基于漏斗车车体强度仿真与试验结果的车体端部斜撑结构优化

采用仿真与试验相结合的方法，分析某漏斗车车体端部斜撑结构强度及其稳定性。经过对比分析可知，斜撑孔边的仿真计算应力与试验测得应力误差较大。对车体进行非线性屈曲分析发现，随着载荷增大，斜撑孔边位移发生明显转折，不符合线性变化规律，出现局部失稳，导致仿真计算应力与试验测得应力不一致。基于非线性屈曲分析结果，对漏斗车车体端部斜撑优化设计。优化后的车体结构未出现局部失稳，仿真计算应力与试验测得应力基本一致。     

轨道与接触网几何检测融合技术研究

为解决现有轨道和接触网几何参数检测系统相对独立、同步误差大的问题,对二者进行融合.改变检测系统硬件架构,统一两系统编码器脉冲及数据接口,提升系统硬件集成度及数据对齐精度;依据QNX系统开发融合系统软件,保证系统实时性及执行效率;制作L形工装,依据特征波形验证数据对齐精度;在实验室模拟车体振动的测试环境,分别采集静态及动...     

基于正交设计与GA-BP算法的铁路货车车体结构优化

铁路重载货车车体在运用中出现的疲劳裂纹往往发生在焊缝连接处,为了从设计源头有效遏制此类问题的发生,对车体结构设计传统策略进行了优化,并给出了适用于车体结构设计的优化方法。车体结构设计策略优化是在车体设计传统策略基础上,通过车体静强度仿真,确定应力集中部位,然后建立包括焊缝的应力集中部位实体模型,在结果分析时除了关注焊缝连接处的应力最大点,同时重点关注焊缝连接处的应力变化趋势。为了进一步降低焊缝连接处的应力,给出了正交试验设计、BP神经网络、遗传算法相结合的优化方法。最后采用车体设计策略与GA-BP优化方法对C_(80E)车体从整体到局部进行结构优化,不仅提升了车体结构的疲劳可靠性,同时也验证了本文给出的车体设计策略与结构优化方法合理、可行。     

轨道客车车体关键部件寿命评估方法研究及应用

为对某型号轨道客车车体关键部件进行寿命评估,研究一种利用实际线路载荷数据并通过台架试验方式实现的方法。通过对在实际线路上运行车辆的关键载荷部位进行跟踪测试,得到车体关键部位的动态应变及加速度数据,并进行载荷等效转换。利用线路实测数据和仿真分析对比,结合德国FKM理论,编制试验载荷加载谱。利用该加载谱在实验室模拟车辆运行时车体主要载荷的施加,完成客车车体台架试验。该试验方法可为轨道车辆车体的研发提供数据支持。     

货车车体动摇产生的原因及建议

铁路货车在厂修、段修中经常发现车体动摇的问题,始终困扰着各检修单位。本文就该问题的产生原因及解决办法进行了探讨。1货车车体动摇对铁路提速的影响《铁路货车厂修规程》中10.22.11条规定:“人力自然攀登车辆脚蹬时,车体不得动摇。”车体动摇是货车上体的非正常状态,一般显现为上下心盘接触不吻合(上下心盘接触不良),使车体呈现摇摆状态。既有货车转K2型转向架提速改造后,上下旁承由“间隙形式”改为“常接触式”,整车组装后不显现车体动摇,但也掩盖了上下心盘不吻合的问题。在长期运用、磨耗以及弹性旁承老化后,将会暴露出车体动摇的…     

一种用于模拟车辆冲击试验的铁路货车纵向连接模型

考虑车辆及其零部件的纵向力传递细节,提出一种新的用于模拟车辆冲击试验的铁路货车纵向连接模型;其中,在钩缓组成子模型中考虑缓冲器各摩擦部件之间的几何和力学关系,在车体与转向架连接子模型中考虑上、下心盘之间的黏着、滑动和碰撞行为,还通过在车体结构虚拟体之间加入虚拟弹簧以模拟车体自身的结构变形。基于所建立的模型,采用MATLAB软件编制车辆纵向冲击动力学计算程序,并以C80型运煤专用敞车为例仿真计算车辆的纵向冲击响应。与现场试验结果对比表明:仿真结果与现场试验结果基本一致,说明提出的货车纵向连接模型贴近车辆的实际运用状态;利用该模型不仅可以研究各车辆之间的纵向振动问题,还可以研究车体与转向架之间的纵向振动和车体结构纵向变形等问题,拓展了列车纵向动力学研究的应用领域。     

挤扩支盘桩极限承载力的预测

用双曲线方法对110根挤扩支盘桩的极限承载力进行预测,结果表明由于支盘桩受力性状复杂,加载前期和中期预测精度较高,后期较低,不能将误差范围控制在15%以内;支盘桩的沉降曲线出现台阶时预测值与实测值误差较大;支盘桩极限承载力的预测精度与工程地质条件和桩本身的参数密切相关,同样条件下预测精度比较接近;总体看,对直杆桩的预测结果优于支盘桩.     

D45型落下孔车曲线通过仿真分析

D45型落下孔车轴数多,结构庞大,机构复杂,动力学仿真建模受软件解题规模的限制,常常只能建立半车模型.在进行D45型落下孔车曲线通过计算时,又需要考虑导向装置引起的车体心盘支撑的侧移效应.在半车模型上考虑这种车体侧移效应存在一定的困难.为了协调软件局限和仿真精度间的关系,文章提出了一种在半车模型中施加车体侧滚力矩的方法来模拟车体的侧移效应.计算结果表明,与常规方法相比,仿真结果更加接近实际情况.     

铁路信号模拟调试系统研制

在铁路信号车站电气集中联锁施工中,必须充分进行联锁试验验证联锁关系的正确性,以保证设备一次投入成功使用。目前我国信号专业在进行联锁试验时,均临时采用三合板和钮子开关等人工制作模拟盘,简单粗糙、可靠性差、工效低,很难完成充分全面的联锁试验,并且对不同的站场要设计不同的模拟盘,造成重复性工作。针对铁路信号工程研制了一套通用的信号模拟调试系统,克服了人工模拟盘的弊端。     

基于接触非线性的自翻车FEA实现

基于FEA(Finite Element Analysis)接触非线性,利用ANSYS软件实现了改进的新型自翻车车体非线性静强度分析,突破了国内外因自翻车模型庞大,结构复杂,接触边界条件繁多而带来的有限元非线性分析的困难.分析过程中充分考虑了自翻车体倾翻机构、八字面挡铁、活动卸货门等关键构件间特有的接触情况,更切实际地模拟了倾翻机构的工作状态,减小了仿真分析的误差.细述了自动倾翻车体结构建模过程中接触部件间的细节处理.通过接触非线性分析计算,得到了关键位置的应力分布情况,车体结构静强度与刚度均满足设计要求.     

车体一阶垂向弯曲频率解析分析

基于Timoshenko梁的振动理论,结合车体结构自身的特点,建立了车体结构一阶垂向弯曲频率的解析计算方法。通过引入截面有效剪切系数的概念,结合截面剪切形状系数,一起考虑车体闭合截面的剪切对固有频率的影响,引入车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率解析式进行修正。利用有限元法和车体模态试验对该解析方法进行了验证。结果显示,车体一阶垂向弯曲频率解析值与有限元结果的误差为2.8%,与试验结果的误差为1.7%,车体垂向形心变异系数对一阶垂向弯曲频率影响最大。     

车体与转向架连接要素的合理化——改善乘坐舒适度

在讨论包括车体弯曲振动在内的上下振动对乘坐舒适度影响问题时，不仅要考虑通过空气弹簧产生的车体上下振动，还必须考虑通过摇枕、单联接杆、心盘座等介于车体与转向架之间连接要素产生的车体振动。另外，为改善乘坐舒适度，力求使车体与转向架系统各特性值的合理化是至关重要的。