高速列车转向架设计变更分析

设计变更是高速列车转向架全生命中期中必不可少的一个重要环节,但是设计变更往往不是单独发生的,而是会通过结构模块之间的相互关系进行传播。为解决转向架在设计变更过程中,变更模块对转向架总体影响程度的计算问题,提出一种基于网络层次分析法(ANP)的计算方法。该方法通过有向图建立设计变更模型,并将设计变更模型转化为数值化的相关度矩阵,最后通过相关度矩阵和ANP计算变更模块时转向架总体的影响重要程度。     

轨道交通车辆转向架模块化配置设计方法

转向架如何实现多样化和个性化需求下的快速定制设计是轨道车辆研发过程中的难点。针对目前转向架快速定制设计尚缺乏系统化的方法和工具问题,提出了一套基于模块化配置的转向架快速定制设计方法,并开发了对应的设计原型系统。在基于通用物料清单(GBOM)的转向架产品族信息模型的基础上,结合多层级三维骨架模型和模块配置设计过程模型,构建了扩展的转向架配置模型。以扩展的配置模型为基础,基于实例推理技术与参数化设计技术,提出了一套系统化的转向架配置设计流程,实现了个性化需求驱动下转向架的快速定制设计。此外,开发了轨道车辆转向架模块化配置设计的原型系统,并进行了企业试用,试用结果验证了所提方法的可行性与有效性。     

城市轨道交通车辆空调三维参数化设计

以Pro/Engineer软件为平台,探讨了城市轨道车辆空调三维参数化设计及装配思路。提出了空调机组零件采用设计变量、用户定义特征库(UDF)、零件族表与骨架模型相结合的三维参数化设计方法,实现了零部件的三维参数化建模;建立了合理的装配概念,实现了零部件的自动装配、优化设计、装配干涉分析及结构分析等,为实现轨道车辆空产品的三维参数化设计提供了先进的设计方法。     

外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明：随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动...     

论我国高速列车的动力配置与动力转向架选型

根据京沪高速铁路的运营需求和基础设施的基本限制条件，设计了４种类型的高速列车，并经验算和分析后认为，京沪高速铁路宜采用动力分散型高速列车。通过对转向架结构和车辆联接方式的动力学性能方面的比较，建议选择体悬式万向轴传动动力转向架为列车动力转向架。同时还提出了动力架向架传动机构创新和参数选择的原则和方法。     

高速列车转向架动力学设计指标分解冲突博弈协调方法

为解决传统的高速列车动力学性能多目标优化方法缺乏考虑设计指标之间的相互作用且主观性强、可解释性差、效率低等问题,提出一种基于博弈论的高速列车转向架动力学设计指标分解协调方法。首先,基于灵敏度分析结果建立7个动力学性能设计指标与13个转向架设计参数之间的分解映射,分析了动力学设计指标分解中的冲突关系并提取了冲突要素;然后,将互相冲突的动力学设计指标的分解协调转化为一个博弈过程,确定博弈中的决策结构,构建了博弈主体的效用函数并建立冲突性能的主从博弈协调模型;其次,设计一种基于遗传算法和二次规划联合的Nash均衡求解算法,以Nash均衡作为设计指标分解结果;最后,以高速列车稳定性和曲线通过性能的博弈协调为例验证了博弈协调模型与求解方法的可行性和有效性。研究结果表明：该方法不依赖于人工设置即可快速得到与高速列车实际设计参数相近的结果,并且在该结果下临界速度、脱轨系数、轮重减载率等指标均满足要求。引入博弈论进行动力学性能多目标优化不仅可获得直线稳定性和曲线通过安全性相对均衡的动力学性能,还减少了设计迭代次数,提高了设计效率,且所求取的是数学意义上的Nash均衡,极大地降低了主观性。研究成果可为高...     

高速铁路三维线形参数及其对列车运动的影响

研究目的:为避免传统二维设计方式出现的设计差错,明确线路的三维曲线线形对高速列车运动的影响,以微分几何不变量曲率、挠率为参数,并结合三维曲线的Frenet标架,建立线路三维线形设计指标以及列车三维运动学模型,然后分析三维线形参数对线路走向及对列车运动特性的影响。研究结论:(1)任何线路的走向及形状都可以通过曲率、挠率及Frenet标架进行表达,以此为参数建立的列车运动学模型可准确反映列车运动状态;(2)二维设计易产生设计差错,并不能准确评价列车的运动状态;(3)线形参数对列车加速度、急动度起主导作用,其中曲率决定了加速度的大小,但横、竖向加速度大小也受控于Frenet标架的侧倾;急动度由曲率变化率、挠率产生,其中曲率变化率是急动度是否超限的关键因素;(4)为避免设计差错,在高速、超高速铁路设计中应引入三维线形设计方式。     

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。     

横风环境下高速列车头型的多目标优化设计

基于高速列车初始外形的参数化设计,针对各个优化目标建立对应的基于交叉验证方法的Kriging模型;为保证预测精度且尽量减少加点数量,基于最优解点和预测标准差最大点的2点加点准则,利用多目标优化算法得到满足约束条件的Pareto最优解集;利用测试函数验证优化设计方法的可靠性。以3辆编组高速列车为例,以整车气动阻力系数、流线型部分容积、尾车气动侧向力系数和尾车倾覆力矩系数为优化目标,以鼻锥厚度、鼻锥引流、鼻锥高度、车体宽度、司机室视角和排障器形状为设计参数,进行横风环境下高速列车的外形优化。结果表明:多目标优化算法可应用于高速列车头型的优化设计;利用各设计参数与优化目标的作用规律,可指导高速列车头型的工程改进设计。     

快速仿真平台在侧梁焊接变形仿真的应用

针对高速列车大型构件焊接制造中出现的变形问题,开发工程适用性强的简化算法,实现转向架焊接接头的参数化建模、流程化热源加载和标准化焊接仿真计算,并通过以转向架侧梁案例验证简化算法的准确性,搭建了快速仿真平台。     

五轴数控加工模拟制造技术

以当前五轴数控加工模拟制造领域最为成熟的计算机辅助软件NX为载体,在国内外虚拟制造技术领域最新成果的基础上,结合普遍应用于企业生产的五轴数控加工,提出了一套体系完整、应用广泛的五轴数控加工模拟制造技术。该技术涵盖自动编程技术、加工仿真技术和后处理技术。     

不锈钢管自动非熔化极惰性气体钨极保护焊环焊工艺研究

针对不锈钢轨道客车空调冷凝水排水管与车顶及底架的焊接,以及底架制动管路之间的焊接问题,开发了自动非熔化极惰性气体钨极保护焊(TIG)环焊工艺,解决了焊接密封性问题。探索管-管自动TIG焊工艺在不锈钢轨道车辆管道连接中应用的可行性,开发了管-管对接夹具及机头,研究了不锈钢钢管对接焊接工艺参数选定,以及焊接接头组织特征及性能,为不锈钢轨道客车焊接新工艺的制定提供参考依据。     

不锈钢车顶弯梁拉弯成形回弹缺陷分析

不锈钢轨道客车车顶弯梁拉弯成形回弹缺陷可归类为角度回弹、轴向收缩回弹及滞后回弹等3种,后两种回弹缺陷往往被忽视,以至于在模具设计阶段对回弹变形量的计算和补偿均存在误差。为此,针对车顶弯梁拉弯成形中的轴向收缩回弹和滞后回弹,从材料弹塑性变形理论和黏弹塑性理论分析产生此类问题的原因,提出设计拉弯模具设计时对轴向收缩回弹和滞后回弹的数值模拟近似计算方法,得到对模具的补偿值;然后,通过试模补偿调整,提高车顶弯梁拉弯成形的整体工艺质量。     

跨线运行动车组异常振动问题研究

针对跨线运行动车组出现的车辆异常振动问题,通过实测车轮踏面外形、钢轨廓形,以及车辆振动测试,从轮轨接触关系及振动传递特性分析异常振动原因。因线路钢轨廓形不同,导致长期在不同线路运行的动车组车轮踏面最大磨耗位置存在差异,使得车辆在磨耗后期对线路适应性下降。当车辆跨线运行时,由于钢轨廓形变化导致轮轨匹配不良,转向架蛇行运动能量增大。此能量通过二系悬挂传递至车体,引起车体异常抖动。     

基于列车控制与管理系统的车辆制动力管理方案设计

针对传统城市轨道交通车辆在制动过程中电制动力利用率不足、空气制动施加过于频繁、停车或起步阶段冲动大等问题,提出了一种基于列车控制与管理系统(TCMS)的车辆制动力管理方案。方案涉及TCMS参与制动的各阶段相关制动参数的调整优化,以及制动系统和牵引系统在制动过程中实现功能的清晰界定。试验验证表明,提出的方案设计合理,对城市轨道交通的节能、降低维修成本及提高乘客舒适性等方面起到了良好作用。     

章鱼试验法在轨道交通车辆电气配线测试中的应用

提出了采用章鱼试验法替代人工作业的轨道交通车辆电气配线测试方法。该方法通过线路分析制作连接电缆,通过参数设定实现电缆自动校线,其优点是耐压、效率高、可靠性强,并且能够自动对线路中的电气元件进行性能测试。该方法操作便捷,可有效提高车辆配线质量,目前已成功应用于动车组生产检测过程中。     

欧盟标准BS EN12663-1的应用研究

WANG Yanli;CHEN Gang;TAN Fuxing(CRRC Changchun Railway Vehicles Co.,Ltd.,Changchun 130062,China)     

二维码在动车组零部件管理中的应用

针对动车组重要零部件序列号的标识不统一、手工抄写困难、配置信息不准确等问题,结合当前不断成熟与完善的二维码技术,提出了采用二维码标识和扫描方式实现动车组重要零部件履历管理的方法。通过开发与建立数据信息管理平台,利用手持终端进行二维码扫描,实现对产品信息数据的采集、校验和记录,从而提高数据的准确性和工作效率,实现动车组重要零部件全寿命周期履历管理与可追溯性管理。     

基于有限元法的动车组行李架优化分析

为解决现有高速动车组行李架玻璃承载面板易破损的安全隐患,利用有限元方法对玻璃承载面板和聚碳酸酯承载面板这两种行李架的应力和位移进行比较分析,寻找聚碳酸酯承载面板位移变化的原因和优化措施。结合动车组行李架内部结构分析,提出了行李架结构优化建议,为承载面板由玻璃板更改为聚碳酸酯板的优化措施提供技术论证。     

城市轨道交通车辆转向架天线梁随机振动疲劳分析

为提高某城市轨道交通车辆转向架天线梁结构的疲劳寿命,对天线梁结构进行了随机振动疲劳分析,并建立了有限元模型。将实际线路中采集到的时域加速度谱变换为频率内的载荷激励谱,作为仿真分析的输入条件。结合Dirlik公式和线性疲劳累积损伤理论,计算产生天线梁的最大损伤位置及其损伤值。对天线梁的疲劳寿命进行了预测,并依据计算结论对天线梁结构进行优化。仿真分析结果与实际线路动应力测试结果对比表明,随机振动疲劳分析方法可以反映转向架天线梁疲劳的真实运行特点。