某型动车组长大坡道制动性能仿真分析及运行方案研究

基于某高速铁路30‰长大下坡道，对制动功能正常及故障工况下的某型动车组紧急制动距离、制动功率及制动能量进行了仿真计算，分析了线路坡度和运行速度对制动功率及制动能量的影响关系。结合动车组紧急制动距离、制动盘热负荷性能曲线及温度限制，给出了动车组在30‰长大下坡道运行的限速运行建议方案。     

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...     

200km/h城际动车组制动与热负荷性能

根据200km/h城际动车组制动系统的总体技术要求,制订出了制动力的分配原则,合理设计出车辆减速度曲线,并对城际动车组在紧急工况及模拟线路运营工况下,对闸片材料及制动盘配置下制动摩擦副的热容量进行仿真计算分析,满足了动车组在运营条件下满足热负荷要求。     

城际动车组盘形制动摩擦副配置分析

文章提出了3种适用于城际动车组的减速度方案,具体介绍了不同工况下不同制动盘配置对应的制动盘热负荷仿真计算,并对比分析了3种减速度方案对制动盘配置的影响。     

车辆阻力对高速动车组制动盘热负荷的影响

动车组高速制动时,由于车辆自身阻力及风阻作用,制动盘承受的热负荷会降低。建立了高速制动时考虑车辆阻力的11制动动力试验模型。利用高速11制动动力试验台,研究了制动初速度350km/h时车辆阻力对制动盘热负荷的影响,使11制动动力试验工况与现车更接近,得到的试验结果更符合实际。     

高速动车组轮盘用紧固螺栓仿真分析

高速动车组轮装制动盘通过多个螺栓与车轮固定,制动过程中,由于制动盘和螺栓产生热变形,导致螺栓承受较大拉应力,存在失效可能。利用有限元软件ABAQUS,建立了与实际相符的高速动车组轮装制动盘、车轮、联接件、螺栓套的有限元模型,螺栓施加相应的预紧力。计算得到300km/h高速动车组制动盘和螺栓联接件的温度场和应力场结果,校核了螺栓强度,为不同时速的动车组轮装制动盘用螺栓提供了模拟计算方法。在1∶1台架试验上,验证了模型温度场计算的准确性。     

CRH5G型动车组制动系统制动力分配的逻辑优化

在CRH5G型动车组运营前期的动态调试过程中,受部分铁路区段接触网压影响,使电制动发挥异常,在长大坡道的调速过程中完全由空气制动完成制动力的施加,使制动盘和闸片长期处于异常高温状态,可靠性降低而易发生故障。文章针对存在问题,通过优化制动力分配的逻辑结构,对制动力分配的方案进行了优化与升级。线路实测和制动盘热负荷计算分析证明,优化的方案能够有效地减少制动系统故障,节能降耗,持续提高我国高速列车高能效水平。     

高速动车组制动距离及制动减速度参数研究

我国现有动车组技术条件规定了速度350km/h及以下速度等级动车组的制动距离,对于更高运行速度的动车组,国内外均还未有制动减速度参数和制动距离标准。由于动车组的制动动能与速度的平方成正比,动车组在更高运用速度时,施加空气制动会产生更大的热负荷,现有的制动盘的耐热裂性能和抗热衰退性能无法满足。在分析速度350km/h中标准动车组的制动距离、控制减速度等参数基础上,讨论了初速度400km/h的制动距离参数,对于初速度400km/h的纯空气紧急制动EB和UB,分别提出两种制动控制减速度方案,并进行了热负荷计算和制动距离校核,对比之后,给出了合理的方案建议。     

时速250 km速度等级城际动车组用制动盘和闸片的研发

基于国内某时速250 km速度等级的城际动车组平台，开展了动车组用制动盘和闸片的研制。按照动车组用制动盘和闸片技术条件和标准的要求，对制动盘和闸片进行了方案设计，制动盘的金相组织、力学性能、内部缺陷和表面缺陷等均满足技术要求；通过制动盘热负荷计算，制动盘在最高制动初速度下的连续两次紧急制动工况下的最高温度未超过制动盘的许用温度；最后通过1∶1制动动力试验及疲劳试验，测试制动盘在不同制动工况下的最高温度，考核制动盘的疲劳性能并验证制动盘和闸片的匹配性，试验结果均满足相关技术条件和标准的要求。研制的制动盘和闸片在国内某时速250 km速度等级的城际动车组上历经2年时间完成了60万km的运用考核，期间经历了雨雪、风沙、高温和重载等复杂运用工况的考验，运用情况良好。     

基于兰新线长大坡道动车组制动盘热仿真分析

制动盘是动车组制动系统的关键部件。电制动发挥异常时,在长大坡道线路上运营动车组对制动盘热负荷是一个严峻考验,因此研究动车组制动盘在长大坡道服役时温升情况对于分析整个制动系统的可靠性及安全性具有重要的意义。基于CRH5G动车组制动盘在兰新线军马场站-民乐站长大坡道线路上运用实际情况,建立了制动盘的三维模型及有限元网格模型,进行了军马场站-民乐站长大坡道调速制动及进站停车制动状态下的有限元热分析和试验验证。理论仿真结果得到了制动盘在长大坡道上最高温升为629℃,在室内1:1制动动力实验台上对相同工况进行试验验证,室内台架试验结果的最高温度为576℃,均高于UIC541-3-2010规定550℃的正常最大工作温度。为了提高动车组制动盘及闸片使用可靠性,建议在电制动异常情况下对动车组在长大坡道线路上的限速运营进行研究。     

高速列车制动盘温度及热应力仿真分析

根据300km／h高速列车的模型参数，对研制的高速列车用制动盘温升情况进行了ANSYS仿真分析，对锻钢制动盘盘体进行了热应力分析。结果表明，该制动盘能满足材料强度方面的要求。同时对制动盘与粉末冶金摩擦片配对的制动试验情况及结果数据进行了分析，表明了研制的高速列车制动盘在结构和制动性能方面具有较大的优势，能满足高速动车组用制动盘的要求。     

高速动车组转向架基础制动防冰雪吹风系统

针对近年冬季服役于我国北方寒冷地区的高速动车组频繁出现的制动盘异常磨耗问题,提出了基础制动防冰雪吹风系统方案,以减少制动盘异常磨耗情况的出现。通过理论计算、试验模拟等手段确定系统参数及零部件选型,最终形成完整的系统搭建方案。通过型式试验和环境模拟试验,验证了本系统功能能够满足预期要求,充分证明了本系统设计的合理性和有效性。     

300 km/h动力分散电动车组制动方式研究

对我国将要研制的 3 0 0km/h电动车组中制动方式进行了分析论证。在“先锋号”和“中华之星”高速动车组研制的基础上 ,通过理论计算及比较 ,提出了较为合理的制动方式 :动车采用合金锻钢轮装制动盘 电阻制动 再生制动 ,拖车采用合金锻钢轮装制动盘 盘形涡流制动。这样的配置可减轻制动盘和闸片的负荷 ,制动装置的制动能力得到很大提高 ,满足 3 0 0km/h电动车组所需的制动力以及制动距离的技术条件     

列车制动摩擦热预测

在制动负荷较高的情况下,制动盘等的摩擦表面就会产生热斑和热裂等热现象。要解决这一问题,需对制动摩擦热做出精确的预测。文章使用二维和三维有限元模型,在小型摩擦试验机上对制动盘和制动块的摩擦热进行了预测和导热分析。结果表明,用有限元法进行导热分析能够预测制动盘和制动块的摩擦热。     

城际快速列车铸钢制动盘三维瞬态温度场和应力场仿真分析

为了新型城际动车组铸钢材料制动盘能满足热容量要求,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、热导率、热膨胀系数和比热容等材料参数随温度变化的影响。采用间接耦合方法,利用有限元分析软件ANSYS,仿真不同制动初速度下连续两次紧急制动时制动盘摩擦热负荷产生的瞬时温度场及热应力分布。仿真结果表明:不同制动初速度下温度变化规律相似,但初速度高的温升高;制动盘摩擦升温最高为388.615℃,最大热应力为598.14MPa,通过比较,远低于铸钢材料许用温度和许用应力,能满足新型城际动车组的运行要求;铸钢制动盘是一种较为理想的制动材料,为结构设计与选材提供了理论依据。     

基于电空混合制动的制动盘仿真及试验研究

针对轨道交通车辆电空混合制动的特点,讨论了列车的制动策略及减速度计算方法,进而探讨了制动盘在电空混合制动制式下的热机械耦合仿真及1:1台架试验方法,并给出了仿真及试验的参数化实现方法。最后,以一实例验证了仿真及试验结果的正确性。提出的计算思路及方法可为制动盘及其他车辆制动部件的仿真及试验工作提供有效的指导和依据。     

300km/h动力分散式电动车组制动方式探讨

对我国将要研制的300km/h电动车组中制动方式进行了分析论证.在<先锋号>和<中华之星>高速动车组研制的基础上,通过理论计算及比较,提出了较为合理的制动方式动车采用合金锻钢轮装制动盘+电阻制动+再生制动,拖车采用合金锻钢轮装制动盘+盘形涡流制动.这样的配置可减轻制动盘和闸片的负荷,制动装置的制动能力得到很大提高,确保满足300km/h电动车组所需的制动力以及制动距离的技术条件.     

基于AMESim对CRH380D动车组停放制动的研究

文章深入分析高速动车组停放制动的基本原理,基于CRH380D动车组,利用软件AMESim构建仿真模型,对停放制动的特性进行仿真分析;然后进行了停放制动力的理论计算和试验检测整车安全停放坡度,使得该停放制动模型满足实际标准的要求,最后进行了该停放制动系统的压力控制检测。仿真结果显示控制效果良好,达到预期目标。     

基于ANSYS的CRH2型动车组轴盘热应力分析

以CRH2型动车组制动系统轴盘为雏形,基于摩擦功率方法,进行轴盘热负荷计算研究及边界条件确定。依据能量守恒定律,采用简化计算施加制动盘体表面的热流密度方法,得出动车组紧急制动情况下,平均强迫对流换热系数和平均自然对流换热系数的函数曲线关系。基于ANSYS软件,仿真模拟出CRH2型动车组紧急制动条件下,轴装制动盘的温度场分布和应力场大小。结果表明:在制动过程中动车组制动盘在开始制动瞬间表面温度迅速上升,当t=20 s时达到峰值T_(max)后缓慢下降;制动开始后盘体热应力瞬间急剧上升,在t=9.6 s时达到最大值σ_(max)=238 MPa,随后逐渐呈下降趋势。最大应力值σ_(max)远远小于盘体材料常温下最大许用应力σ_b=785 MPa,符合CRH2型动车组轴盘材料及结构工况下使用条件和闸片的摩擦副要求及制动系统技术规定。热应力变化曲线和温度场分布曲线峰值前后存在步差,峰值变化趋势基本相同,即首先急剧上升到一个最大峰值,然后缓慢下降。     

高速动车组电空制动系统的建模和参数分析

高速动车组电空制动系统是由气动元件、电子元件和基础制动装置组成的复杂系统。基于现代流体力学的仿真分析软件AMESim建立制动系统中关键气动元件的仿真模型,通过试验数据对仿真模型进行验证和参数修正;将封装的气动元件模型与电子元件模型和基础制动装置进行系统集成,建立单车以及列车级电空制动系统仿真模型。基于列车级电空制动系统仿真模型,对高速动车组电空制动系统参数进行配置和分析,设计高速动车组电空制动系统。在最大常用制动和紧急制动2种工况下对基于仿真模型设计的高速动车组电空制动系统进行验证。结果表明:最大常用制动时减速度仿真值与减速度设计值相符;紧急制动时制动距离试验值为5 670m,仿真计算值为5 795m,相对误差为2.2%,仿真计算值与试验值吻合程度高。