CRH5动车组转向架焊接构架优化设计

根据200km/h动车组转向架构架的结构组成以及运行时的载荷分布情况,运用有限元方法对构架进行强度分析、结构优化设计,得出了优化结果.     

地铁B型车列车最高运行速度选择研究

研究目的:国内城市轨道交通快线项目越来越多,合理选择列车最高运行速度是决定快线项目成本和效益的关键。由于缺乏相关规范,目前一般根据旅行时间目标和区间达速比选取,遗漏了一些重要的影响因素,造成部分项目速度选择不尽合理。本文从旅行时间价值、牵引能耗、车辆购置费和维修费、盾构区间建设成本以及车辆基地建设成本等方面进行系统分析,提出地铁B型车列车最高运行速度选择的原则和方法以及参考指标,供城市轨道交通快线项目选择列车最高运行速度参考使用。研究结论:(1)地铁B型车(4M2T)在区间最短匀速巡航时间10 s的条件下,列车最高运行速度80 km/h、100 km/h和120 km/h的最小区间长度分别为1 000 m、1 500 m和2 500 m;(2)列车最高运行速度越高,建设和运营成本越高,但呈非线性关系;(3)研究条件下,根据速度提高获得的时间价值与增加的成本比较,当区间距离在1.5 km以内时,最高运行速度100 km/h列车需要降速运行;当区间距离为1.5~3.5 km时,100 km/h最高运行速度具有优势;当区间距离达到3.5 km及以上时,120 km/h最高运行速度具有优势;(4)具体建设项目可按照本文提出的方法,根据线路的具体情况进行模拟计算和分析,并综合考虑线网资源共享等因素,选取最优的列车最高运行速度;(5)本研究成果对城市轨道交通快线项目规划设计时合理选择列车最高运行速度具有指导意义。     

高速动车组轴箱弹簧疲劳失效机理研究

自哈大高速铁路开通以来,某动车组转向架发生轴箱弹簧断裂故障多起,断口均位于第一工作圈距弹簧端部60mm处,断裂弹簧的平均寿命里程为165万km。本文通过断口形貌分析、弹簧在线载荷识别以及接触应力有限元仿真,对该轴箱弹簧的失效原因进行了分析。断口的宏、微观分析表明,弹簧发生了典型的疲劳断裂。将轴箱弹簧标定为测力弹簧,在运用线路上实测了弹簧垂向载荷和横向载荷时间历程,结果表明,该弹簧运用中未受到超出其动态设计规范的冲击载荷,其垂向和横向载荷均为随机动载荷,其中垂向载荷最大幅值为3.72kN,横向载荷最大幅值为1.18kN。利用ABAQUS有限元程序仿真分析了弹簧接触应力随垂向和横向载荷的变化规律,结果表明,第一工作圈距弹簧端部60 mm处的等效接触切应力值最大,与实际断裂位置相吻合。     

高速铁路接触网关键零件的疲劳载荷谱编制

确定接触网系统的关键零部件,编制其疲劳载荷谱,是高速铁路接触网疲劳可靠分析的基础。本文建立接触网故障树模型,结合接触网零部件的故障率统计数据,确定接触网系统的薄弱环节;建立连续28跨的接触网结构有限元模型,针对列车在单弓、双弓两种运行模式分别进行250km/h、260km/h、270km/h、280km/h、290km/h、300km/h等六种速度的振动响应分析,确定接触网系统的关键零部件。对典型工况下关键零部件的载荷历程进行浓缩和载荷分级,采用雨流计数法对载荷计数。利用Goodman直线对载荷进行均值处理,编制关键零部件的疲劳载荷谱。     

设计最高运营速度140 km/h地铁车辆转向架构架的结构分析

介绍了设计最高运营速度140 km/h地铁车辆转向架构架的结构,重点介绍了对转向架构架进行强度分析计算的方法.通过对不同载荷下的构架应力、主要超常载荷、不同工况下各种超常特殊载荷和各种运营载荷的计算结果表明:该转向架构架的静强度和疲劳强度均满足强度要求,并能满足使用寿命不小于360万km的要求.     

沪杭磁浮京沪高铁项目获批准

获批的磁悬浮沪杭线全长约175km，工程总概算约350亿元。其中，浙江段正线全长约105km，全线高架，设杭州东站和嘉兴站。磁悬浮沪杭线车速定位为市郊区间线路，正常运行速度为450km/h，中心城区内最高正常运行速度不大于200km／h。     

动车组撒砂装置振动规律及影响因素线路试验研究

为探究动车组撒砂装置在实际运营条件下的振动疲劳特性，开展撒砂装置及构架端部的振动加速度和应力线路测试；研究不同运行线路、车轮镟修前后和不同速度工况下撒砂装置的振动和应力传递规律，分析轮轨激励影响；基于实测应力，计算疲劳关键点在1 500万km应力谱下的疲劳损伤。结果表明：撒砂装置及构架端部的垂向振动水平最高；京广线某区间撒砂装置的垂向振动加速度和应力能量峰值均约为广深线某区间的3.8倍；镟轮后撒砂装置的振动加速度和构架端部应力能量峰值可分别降低约67%和68%；撒砂装置振动加速度和应力较高的主要原因为轨道板周期性不平顺冲击，主频约为66.9 Hz，与轨道板冲击振动频率和结构的1阶固有频率相近；基于某线路区间应力数据获得的构架端部焊缝测点1 500万km损伤大于1，若动车组长期在该恶劣工况下运行，结构将可能出现振动疲劳失效。     

新型3轴转向架构架结构优化设计

新型3轴转向架用于200km/h速度级电力机车。文章详细介绍该转向架构架的结构特点,并根据ANSYS有限元分析计算结果对该构架进行结构优化设计,确定构架主体合理的截面形状,使其达到强度要求和轻量化目标。     

高速列车转向架构架结构的疲劳可靠性模型

为了准确评估高速列车转向架构架的疲劳可靠性,通过转向架构架相同材料焊缝结构的多级小样本疲劳试验数据,得到指定寿命下疲劳强度分布的概率密度函数;采用双参数雨流计数法,根据实测构架结构的复杂随机应力—时间历程曲线编制构架的应力谱,再按照Miner准则和疲劳损伤等效原则计算对应的恒幅对称循环等效应力,并由此拟合得到高速列车服役寿命下等效应力分布的概率密度函数;根据得到的构架疲劳强度分布函数和等效应力分布函数,以等效应力小于疲劳强度为疲劳破坏判据,建立高速列车转向架构架的等效应力—疲劳强度可靠性模型。以某型高速列车转向架构架横侧梁连接处为对象,基于焊接结构疲劳试验和长期跟踪测试试验数据,对模型进行验证。结果表明:模型可用于评估构架的疲劳可靠性,可为焊接构架结构的进一步优化及全寿命周期管理提供依据;该型高速列车转向架的构架结构在1 200万km总运行里程的服役寿命下,其可靠度达99.36%,安全系数较高。     

对我国客运专线列车追踪间隔时分的研究

通过对我国350 km/h的客运专线区间、站内接车及发车等情形的列车追踪运行间隔时分的计算,分析列车运行速度、追踪运行间隔时分与列车加速度、减速度、车站咽喉区长度和道岔号码等因素之间的关系,并对列车的加减速性能、车站咽喉区布置等提出要求.     

客车转向架构架支吊座载荷识别分析研究

目前国内还没有构架主要支吊座的疲劳设计载荷,因此研究其载荷识别方法尤为重要。以CW-200型转向架构架主要支吊座为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS对构架的抗蛇行减振器座、制动吊座进行静应力分析,研究支吊座受多力系作用下,如何将支吊座最大等效应力与所识别的载荷建立线性关系;根据CW-200型转向架线路动应力测试的数据,利用上述方法识别出了两个支吊座在线路运行时的最大载荷,为提速转向架构架主要支吊座编制载荷谱及疲劳强度评估提供了基础。     

大风环境下高速列车加速运行气动特性研究

基于三维非定常不可压雷诺时均N-S方程和Realizable k-ε湍流模型,采用滑移网格对大风环境下高速列车从静止匀加速到200km/h的非定常气动性能进行模拟。将列车匀速运行的非定常气动力系数的均方根值与风洞试验结果对比,两者规律吻合,幅值差小于10%。结果表明:在15 m/s的横风下,列车匀加速的不同时刻,头、尾车和车辆连接处压力波动明显,当列车运行速度与风速大小相等时,压力波动最大;气动力系数的变化率随车速与风速比值的增大而迅速减小;列车以不同的加速度运行时,相同车速受到的气动载荷相等,但随加速度的增加,侧向力、阻力、倾覆力矩的变化率不断增大,将导致短时间内高速列车气动载荷的变化增大。     

基于线路测试结果的转向架构架牵引电机振动试验载荷谱研究

忽略对结构疲劳损伤贡献较小的高频信号和小幅循环的影响，对牵引电机振动载荷进行雨流计数处理，获得三维载荷谱。基于应力均值大于0的Haigh疲劳曲线，构建平均载荷修正方法，将三维载荷谱转换为二维载荷谱。将测试载荷谱扩展至全寿命运行里程，以载荷谱特征参数一致为准则，推断全寿命运行里程下的最大载荷幅值，确定全寿命载荷谱。参考FKM提供的方法，计算变幅循环系数，确定了对应变幅循环的等效恒幅载荷计算方法，构建构架牵引电机振动载荷疲劳试验的恒幅载荷谱。建立有限元分析模型，分别以全寿命里程下的变幅循环和构建的等效恒幅循环载荷谱作为输入，计算了构架电机安装座与横梁上盖板间焊接接头的疲劳强度。计算结果表明，变幅循环和等效恒幅循环载荷谱作用下的结构疲劳强度薄弱区域一致，节点材料利用率最大值分别为0.277 0和0.326 5。构建的等效恒幅循环载荷谱偏于保守，能够有效指导构架疲劳强度试验。     

城际高铁各种运行速度下扣件刚度的选取研究

文章以车辆动力学、轨道动力学有限元法为基础,将机车车辆和轨道作为一个系统,分别求出运行速度为200 km/h,250 km/h和300 km/h时不同扣件刚度的列车和钢轨的动力性能。并与高速铁路设计规范建议的运行速度为350 km/h时扣件刚度取值25 kN/mm的动力性能比较,找出城际铁路适合运行速度为200 km/h,250 km/h,300 km/h时的扣件刚度。     

某地铁转向架构架端部开裂机理及分析

针对某B型地铁在正常运营过程中发生转向架构架端部开裂问题,文中采用运营模态分析和线路试验开展断裂机理研究。首先文中基于PolyMAX方法识别出构架在实际运营中的工作模态,其中构架端部存在频率为222.9 Hz,阻尼比为0.72%的纵向摆动固有模态;然后通过分析轴箱、构架端部加速度和动应力时频特性以及对典型区间轨道调查发现,车辆以60 km/h的运营速度通过含有波长为80 mm钢轨波磨的弹性短轨枕区段时,构架端部与轨道固有频率重合,从而导致结构共振引发疲劳破坏;在相同工况条件下,构架端部安装加强筋改进后的结构,其振动加速度和动应力均比原方案减小90%左右,同时对改进前后构架端部进行寿命评估,结果表明安装加强筋后的构架端部损伤值大幅降低,满足转向架的使用寿命要求。     

高速动车轴箱转臂节点载荷谱研究

对于采用转臂式轴箱定位的动车来说,橡胶转臂定位节点的可靠性关系着动车的平稳性和运行安全性,特别是速度350 km/h的高速动车.在前期设计中必须对橡胶节点的抗疲劳性能和强度进行特别的关注,针对方案设计中缺乏节点实测载荷谱的情况,通过雨流计数法和动力学仿真的方法形成了一个典型工况的转臂节点载荷谱.在详细分析了动车结构特点的基础上,建立了350 km/h高速动车动力学模型,对轴箱结构进行了详细的建模,充分考虑了转臂结构及定位节点的刚度特性.结合京津城际铁路的线路特点提出了一种典型工况的组合方法,采用京津实测轨道谱对高速动车在典型工况的动力学性能进行了仿真,并得到了组合工况下转臂节点受力的数据样本.基于Matlab软件编制了雨流计数法程序,通过对典型工况样本进行的数据统计,得到了可用于疲劳分析的节点载荷谱.     

轮轨间隙对200km/h速度等级客运机车动力学性能的影响

针对某200 km/h速度等级B_0-B_0客运机车跨线运行安全性,采用多体系统动力学软件SIMPACK建立了该机车动力学模型,在不同轮缘厚度标准踏面的使用及客运专线轨距和轮对内侧距公差极限条件下,选取4种轮轨间隙极限工况进行动力学仿真分析。结果表明:在轮轨间隙极限工况下,该机车的横向稳定性,直线和曲线通过性能均可以满足安全运行的要求;随着轮轨间隙的增大,该机车的动力学性能尤其是横向性能下降。     

转向架构架动应力影响因素研究

在有限元和动力学分析有效结合的基础上,建立了刚柔耦合车辆系统动力学模型;通过对多种工况的数值计算,获得随机激扰下弹性构架所承受的动态载荷;最后通过有限元计算,获得构架的动应力值并分析其影响因素,研究结果表明车辆运行速度、曲线通过半径、轨道谱激扰等因素,对构架动应力特性有着不同程度的影响。     

基于UM仿真软件的高速磁浮列车轨道不平顺的动力学响应研究

考虑轨道不平顺因素,提出了一种基于UM仿真软件的高速磁浮列车轨道不平顺动力学研究策略。首先,实况下测量当磁浮列车的运行速度为300 km/h和430 km/h时,左右测点的不平顺变化幅值范围及其增加量值。然后,通过将轨道不平顺谱导入UM软件,并基于所搭建的高速磁浮列车模型,验证基于UM仿真模拟高速磁浮列车在此条线路运行的可行性。最后,将不平顺条件放宽至现有不平顺标准最大幅值(-4.3 mm,+3.8 mm)。通过仿真分析可知,当运行速度为430 km/h和500 km/h时,高速磁浮列车仍可安全运行。当运行速度为600 km/h,不平顺幅值增大为1.1倍和1.2倍时,高速磁浮列车仍可安全运行。但当不平顺幅值增大至1.3倍时,悬浮间隙最大值将超出下限值18 mm,导致高速磁浮列车不能安全运行。     

我国铁路客车转向架技术发展的概述(续完)

经过近10多年的发展，我国铁路旅客列车运行速度（120km／h）结束了近40年的徘徊，在既有干线上提速后实现了160km／h运行，并迈向最高运营速度200km／h，为实现中国铁路200km／h以上高速运行打下了技术基础。