一种地铁车辆排障器随机振动频域疲劳分析及优化

地铁车辆排障器安装于转向架前端,主要用于清除轨道障碍物,保证车辆正常运行。安装位置及轨道不平顺带来的轨道激扰容易导致排障器的结构疲劳断裂。采用随机振动频域疲劳分析方法,能够有效地找出结构疲劳薄弱位置。根据计算结果优化结构,优化后的计算结果满足GB/T 21563—2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》和IEC 61373:2010《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》标准要求。     

对IEC 61373中模拟长寿命试验量级的分析

从疲劳损伤模型的选择上,对比分析IEC 61373《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》2010版和1999版中模拟长寿命试验量级的差异性,对IEC 61373:1999中试验量级高于IEC 61373:2010的原因给出理论依据和解释。认为IEC 61373:2010更加符合机车车辆实际运行环境,试验检测时可避免过度试验对设备造成的损坏。据此提出对机车车辆设备模拟长寿命试验量级的选择建议和对标准的修订建议。     

解读GB/T 21563—2018《轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验》

介绍GB/T 21563—2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》修订的背景、修订基本原则和主要修订内容。修订内容主要包括:范围、试验顺序、被试设备的安装和取向、模拟长寿命振动试验条件、冲击试验条件等5个部分。重点阐述标准修订的核心内容——提出2种模拟长寿命振动试验严酷等级,以便制造商和用户根据实际情况裁剪使用;同时将"采用实测振动环境数据制定试验剖面替代标准试验剖面""采用冲击响应谱替代经典冲击""采用多轴振动替代单轴振动"等新的冲击振动试验技术和思想引入标准之中,以顺应技术发展趋势。     

国内外铁路通信信号设备环境条件标准体系对比分析

开展国内外铁路环境条件标准对比分析,明确我国铁路设备与国外铁路运营条件的差异及适应性,是实施铁路"走出去"的前提和基础。国际上铁路通信信号环境条件主要采用IEC/TC 9制定的IEC 60571、IEC 61373、IEC62498及IEC 62236等标准,我国SAC/TC 278在IEC标准基础上,组织制定GB/T 25119、GB/T 21563、GB/T32347及GB/T 24338等相应标准。这些标准分别适用于车载设备气候环境、车载设备振动冲击、地面设备气候环境及振动,以及车载和地面设备的电磁兼容。通过对上述国际国内标准规定的环境气候条件、振动冲击参数以及电磁发射和抗扰度限值的对比分析可知:由于SAC/TC 278以等同采用或修改采用的方式进行标准转化,因此国内标准的环境条件及振动冲击等级划分、电磁辐射限值设置,以及各项试验的要求和方法等与相应的IEC标准基本相当,可以满足国际标准要求。另外,我国铁路通信信号设备采用的高原环境条件标准以及地面设备振动冲击标准要求严于国际标准。     

变流器柜体随机振动疲劳分析

当受到动态载荷时,结构易出现振动疲劳现象,需采用频域疲劳分析手段来考虑结构的动态响应。以某变流器为研究对象,对变流器柜体有限元模型进行频率响应分析,以获得输入和结构应力之间的传递函数;根据频率响应分析结果及标准GB/T 21563-2008《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》规定的ASD(加速度频谱密度)谱,进行频域的随机振动疲劳寿命预估。通过仿真成功地分析了振动试验中出现的问题,验证了仿真结果的准确性。     

对IEC轨道交通牵引系统组合试验标准的研究(上)

我国国家标准GB/T 25117(所有部分)—2010《轨道交通机车车辆组合试验》分别等同采用或修改采用标准IEC 61377(所有部分)《轨道交通机车车辆组合试验》。目前IEC新标准IEC61377:2016《轨道交通机车车辆牵引系统组合试验方法》已发布实施。在我国国家标准修订前,存在IEC新标准和我国国家标准共存的情况。通过研究IEC新标准与旧标准的异同点及存在的问题,为实施IEC新标准,修订我国国家标准提供指导。     

对IEC轨道交通牵引系统组合试验标准的研究(下)

我国国家标准GB/T 25117(所有部分)—2010《轨道交通机车车辆组合试验》分别等同采用或修改采用国际电工委员会(IEC)标准IEC 61377(所有部分)《轨道交通机车车辆组合试验》。目前IEC新标准IEC 61377:2016《轨道交通机车车辆牵引系统组合试验方法》已发布实施。在我国国家标准修订前,存在IEC新标准和我国国家标准共存的情况。通过研究IEC新标准与旧标准的异同点及存在的问题,为实施IEC新标准,修订我国国家标准提供指导。     

关于IEC61373《轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验》修订的介绍

2010年,IEC61373《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》的修订版发布。修订版与1999年版的主要不同点是,增加了降低振动疲劳试验等级和3轴方向同时加振的试验内容。结合标准审查过程中反映出的意见,概括介绍修订的内容,同时对修订中变化较大的振动疲劳试验等级计算方法进行解释。     

动车组高压电连接器结构强度分析及验证（上）

动车组高压电连接器组件较多，组件之间的相互作用对电连接器整体结构强度有一定影响。为保证动车组高压电连接器的可靠性，应用ANSYS Workbench有限元仿真软件计算应力。计算结果表明：高压电连接器所有组件在静态载荷作用下受到的最大应力，均小于其材料屈服强度，整体结构满足强度要求。依据GB/T 21563—2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》要求，对高压电连接器开展振动和冲击仿真试验。仿真试验结果表明：在静态工况下，高压电连接器整体结构满足强度要求；在动态载荷作用下，高压电连接器能够抵御工作环境中振动和冲击应力的影响。     

变流器柜体冲击和随机振动试验的数值模拟

根据标准GB/T 21563-2008《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》,采用ANSYS有限元分析软件计算了随机振动环境下的响应,得到了结构的1σ、2σ、3σVonMises最大应力.利用材料的S-N曲线,并根据Steinberg提出结构在随机载荷作用下的响应是基于高斯分布和Miner提出的线性疲劳累计损伤理论,对设计的结构在给定随机振动环境下的疲劳寿命进行了预估.运用瞬态动力学分析方法模拟了冲击试验过程中的受力情况.     

动车组高压电连接器结构强度分析及验证（下）

动车组高压电连接器组件较多，组件之间的相互作用对电连接器整体结构强度有一定影响。为保证动车组高压电连接器的可靠性，应用ANSYS Workbench有限元仿真软件计算应力。计算结果表明：高压电连接器所有组件在静态载荷作用下受到的最大应力，均小于其材料屈服强度，整体结构满足强度要求。依据GB/T 21563—2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》要求，对高压电连接器开展振动和冲击仿真试验。仿真试验结果表明：在静态工况下，高压电连接器整体结构满足强度要求；在动态载荷作用下，高压电连接器能够抵御工作环境中振动和冲击应力的影响。     

地铁车辆轴端接地装置优化

由于地铁车辆轴端接地装置绝缘盘采用玻璃纤维增强不饱和聚酯材料（SMC）固化成型,在运行过程中又承受较大的冲击和振动,导致绝缘盘螺栓孔周边出现开裂现象。为避免绝缘盘在运行过程开裂失效,提出结构和材料优化方案。采用金属过渡盘与绝缘垫叠加的结构,将轴端接地装置绝缘与承载功能分离。绝缘垫选取强度高、韧性好、环境耐受性更好的PA66玻纤增强复合材料,并采用注塑成型工艺成型。优化后的轴端接地装置通过了功能振动试验、模拟长寿命振动试验、冲击试验等3类试验。试验结果表明,强度满足GB/T 21563—2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》要求。     

HX_D2型电力机车主变流柜柜体结构强度校核及优化

主变流柜是HX_D2型电力机车电传动系统的重要组成部分,柜体结构强度和振动特性影响柜体内电气元件的使用性能。设计柜体时,运用有限元软件ANSYS进行分析。在有限元建模过程中采用绑定接触多点约束方法,模拟柜体板件间的铆接和螺栓连接。依据GB/T 21563—2008 《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》规定,考核柜体在惯性载荷下的强度时,对大于材料屈服极限的区域,优化结构,并通过Neuber公式重新核算,保证柜体在实际运用过程中的安全性。     

机车车辆设备冲击试验波形优化补偿研究

针对标准IEC 61373中没有规定冲击补偿参数的现状,结合机车车辆设备3种冲击试验的要求,通过理论计算对波形补偿原理进行了分析,并对不同波形的补偿效果进行了试验测试。结果表明机车车辆设备冲击试验适合于采用前后半正弦波补偿方式,且前后补偿脉冲持续时间应相等,其冲击补偿系数k≤0.2。     

解读国家标准《轨道交通 机车车辆电气设备 第1部分：一般使用条件和通用规则》

GB/T 21413.1—2018 《轨道交通机车车辆电气设备第1部分:一般使用条件和通用规则》是轨道交通领域机车车辆电气设备方面的基础标准。主要介绍标准修订背景,分析新旧标准的技术差异,重点分析特性值符号、温度限值、电磁兼容、介电强度、湿热试验等内容,为标准实施提供指导。     

碳纤维复合材料在高速列车头罩上的应用研究

根据高速列车头罩的外部形状、内部连接要求和受载条件,对碳纤维复合材料车头罩的结构进行设计。并且根据IEC 61373-1999《铁道车辆设备冲击和振动试验标准》和GB/T 3317—2006《电力机车通用技术条件》的相关规定,确定了冲击工况、气动静载荷工况以及端部排障压缩工况,进行静力学计算分析。分析结果表明,高速列车碳纤维复合材料车头罩满足以上标准的要求。采用真空导入工艺试制车头罩样件,并对其进行137 k N端部排障压缩试验,试验结果表明,该结构的力学性能符合要求。     

对地铁和轻轨车辆受电弓特性与试验新旧国家标准主要内容的对比分析

为了更好地理解GB/T 21561.2 《轨道交通机车车辆受电弓特性和试验第2部分:地铁和轻轨车辆受电弓》,从规范性引用文件、术语和定义、工作性能试验、耐久性试验等方面,对比分析标准2018版与2008版的主要区别,为受电弓生产企业、检验检测机构、质量管理部门提供参考。     

机车车辆锂离子蓄电池试验方法

锂离子蓄电池由于高能量密度等优势被应用在铁路及城市轨道交通机车车辆上。介绍机车车辆锂离子电池组的内部连接方式。结合机车车辆锂离子电池组特点,基于GB/T 21413.1—2008 《铁路应用机车车辆电气设备第1部分:一般使用条件和通用规则》等标准,提出其检测试验要求及具体检测方法,包括绝缘耐压试验、充放电试验、冲击和振动试验、电磁兼容试验,为锂离子蓄电池检测提供依据。     

地铁车辆设备电气连接器的振动测试及故障分析

针对上海地铁11号线设备电气连接器卡扣出现断裂的问题，开展地铁车辆实际线路运行的振动测试，结合GB/T 21563—2018标准从振动加速度有效值、振动冲击加速度峰值、振动频谱和不同车次等方面进行设备连接器的振动特性分析，并与沈阳、北京和广州等地铁线路测试数据进行对比分析，针对性提出改进措施。研究结果表明：上海地铁11号线设备电气连接器各测点在3个方向的振动都明显大于沈阳地铁2号线、北京地铁房山线和广州地铁2号线，与线路条件、速度等级直接相关；上海地铁11号线设备电气连接器各测点的纵向振动加速度均超过标准值，横向与纵向振动冲击加速度峰值超过标准值，电气连接器的断裂故障与振动过大有关；采用提升连接卡扣在纵向方向的紧固度和调整卡扣为实心结构的改进措施，可以解决设备电气连接器卡扣断裂问题。利用振动测试的分析方法可为地铁车辆设备的可靠性提供参考。     

机车变流器模块实测随机振动试验规范研究

为考核机车变流器模块抵抗环境振动的能力,需要按标准GB/T 21563—2008中的1类B级量级进行随机振动试验,而该标准是根据欧洲铁路大量实测数据统计归纳得出的,与我国机车实际振动环境存在差异。对机车变流器模块在京广线和兰新线上进行实测、归纳和计算,得到了随机振动PSD曲线和加速度均方根值,并证明与标准的谱型和量级均具有一定差异性。