虚拟轨道列车车体技术研究

虚拟轨道列车以胶轮替代传统轨道车辆的转向架在普通公路上行驶,其车体承载结构所受载荷条件、运行工况与传统运行在钢轨上的轨道车辆车体有着明显不同.为研究基于轻量化前提下适应虚拟轨道列车的车体结构型式和可靠性校核方法,对公交客车车身结构的技术发展进行分析,并结合公交客车和有轨电车进行对比分析,提出虚拟轨道列车车体结构的设计原则和结构选型建议,并对虚拟轨道列车车体强度校核方法给出分析和建议.     

虚拟轨道列车超螺旋滑模自适应导向控制

为提高虚拟轨道列车在参数不确定和未知外部扰动环境中自导向控制的鲁棒性能,针对列车运行中多输入多输出的过驱动控制问题,基于拉格朗日方程建立了多铰接列车的非线性导向控制模型,将等效轮胎侧偏力作为控制输入量;利用虚拟轨道离散点坐标与列车运行速度,建立了计算列车位置、速度与加速度的参考模型,设计了独立的列车导向控制器与纵向速度控制器;利用李雅普诺夫方法,基于传统滑模控制(SMC)和自适应超螺旋滑模(ASTSM)分别设计了2种列车导向控制器,利用轮胎逆模型计算了线控转向系统的转角控制量;建立了轮速分配模型,基于参考速度矢量,将列车纵向速度控制转换为每个轮毂电机的转速与电磁转矩控制;建立了7节编组列车的动力学仿真模型,通过变速和综合线路测试分析了轮毂电机转速和电磁转矩的响应过程,研究了车辆模块之间铰接作用力的分布规律,比较了SMC和ASTSM在参数不确定和未知外部扰动工况下的鲁棒性能。研究结果表明：建立的列车导向控制模型、运动参考模型与轮速分配模型是有效的;车辆模块的纵向速度跟踪误差小于1.5 km·h^-1,车轮转速跟踪误差率小于1%;与SMC相比,当存在未建模动态、50%负载变化与未知扰动时,提出的ASTSM具有更好的自适应鲁棒性能,使车轴中心位置偏差能在有限时间内收敛至0附近;在侧向力干扰下,ASTSM的车轴中心偏差均方根与最大值分别为10和42 mm,分别降低了82%和61%;ASTSM在曲线路段中无明显的稳态偏差,且车间铰接角能一致地收敛至稳态值,保证了虚拟轨道列车的运行稳定性。     

漫话高速列车车体

<正>在高速列车停靠的站台上,我们常常会看到乘客与高速列车拍合影的情景。的确,外形美观大方、服务设施一流的高速列车,有足够的资本受到人们的喜爱。但外观漂亮的高速列车绝不是单纯的美术品。高铁列车车体,既为乘客提供安全乘坐空间,又为牵引、制动、受流等系统提供安装基础的载体。它与一般的列车车体相比,在材料、外型、结构、气密性等多方面都有着自己独到的选择和设计。一、车体材料铝合金,是目前世界上绝大多数高速列车车体选用的材料。我国的高速列车也同样如此。早期的高速列车车体材料因受价格、成形、焊接工艺技术等因素制约,     

城轨列车虚拟碰撞研究

以城市轨道车辆为研究对象,建立一列出口沙特城轨车的适用于高度非线性碰撞的有限元模型,结合碰撞的实际工况,对十二节编组列车满载时以20 km/h撞刚性墙进行碰撞仿真,分析整列车在碰撞时的车体头部以及两车连挂处产生塑性变形的程度,车与车之间的吸能情况,从而寻找车间的撞击力、撞击作用时间、以及各车的速度、加速度等一系列参数的...     

高速列车整备车体谐振分析

针对高速列车车体与设备和悬挂之间的谐振问题,利用ANSYS对某高速列车整备车体及其车下吊挂设备进行仿真分析,结合该车体在线路试验中测得的悬挂系统的振动加速度,以此来识别车体和悬挂系统的模态参数,进而判断车体和车下设备及悬挂之间是否有谐振产生.针对该车车体仿真计算结果,为了提高车体整备状态一阶垂弯频率,质量较大的车下设备...     

轨道列车时刻表问题研究综述

广泛的实践应用和复杂的计算挑战,使得轨道列车时刻表优化问题,多年来一直是交通运 输及运筹管理学界的热点研究问题。作为轨道交通运营规划的一个子阶段,列车时刻表向上与 线路规划(或开行方案)、向下与动车组调度融合,可以得到多个延伸的研究选题。在特定的时空 网络中,列车时刻表设计就是为每个列车确定一条无冲突的运行路径,使基于用户的度量指标如 乘客候车时间,或企业的度量指标如运营费用达到最优。对于没有列车越行和停站模式给定的 情况,通过整数变量可以完整地刻画列车时刻表模型,但如果考虑列车越行或列车停站决策,则 需要引入列车在车站出发顺序或停车决策的0-1变量。一般而言,列车时刻表问题的数学模型是 一类典型的大规模、多目标、强耦合的NP完全问题。算法设计是列车时刻表问题最为重要和困 难的部分。对于问题较简单或规模较小的情况,常用方法是对原有复杂问题进行适当简化和(或) 对难处理表达式进行合理修改,然后使用先进的计算架构和商用优化软件求解更新后模型。当 然,分支定界和动态规划这两类直接分解算法,是求解列车时刻表问题的重要方法。对于问题复 杂和规模庞大的情况,以拉格朗日和列生成为代表的对偶分解算法,则是求解列车时刻表问题的 最佳选择。未来,探讨列车时刻表与各种现实需要(如设施维修),以及时变票价和客票分配等因 素之间的深度融合,是一个有价值的研究方向;其次,研究网络环境下列车时刻表问题,将是一个 非常有意义的研究选题;最后,应进一步设计集成了问题特点与现代优化技术的各类求解算法, 开发能够完全应用于实际运营的商用软件。     

高速列车车体可靠性参数灵敏度分析方法对比研究

以某型高速列车车体为研究对象,建立车体参数化有限元模型,将车体的材料属性、几何尺寸和载荷大小等参数设为随机变量,基于概率分析方法,通过统计分析得到其分布参数,分别基于蒙特卡洛和响应面数值模拟方法,求解车体的参数灵敏度.分析结果表明:在所选随机变量中,车体底架板材1、板材4和板材6的板厚尺寸对车体关注部位应力影响显著,设计过程中应对该变量进行严格控制;使用蒙特卡洛法和响应面法得到的灵敏度结果一致,其中响应面法缩减了求解时间;采用概率设计方法代替传统的定值设计方法,可以为高速列车车体的可靠性设计提供新的途径.     

轨道车辆不锈钢车体焊点强度评估方法研究

结合国际标准和接头疲劳试验及有限元模型,研究在设计阶段不锈钢车体焊点强度的快速评估.首先,对比分析英国标准EN 15085-3:2007和美国AWS C1.1M/C1.1-2000标准中基本金属的强度、板厚及焊核直径对焊点最小剪切力的影响;然后,对某出口不锈钢超载状态车体承受纵向压缩时,考虑到车体结构复杂与焊点数量庞大,借助梁单元模拟点焊连接,利用美国标准中的焊点最小剪切力对车体焊点的静强度进行评估.指出该车体底架焊点设计存在问题,需要进一步进行改进焊点设计.接着,分析焊点疲劳强度评估各类方法的特点及适用范围,基于焊点接头疲劳试验数据和利用梁单元的合成剪力变化范围,在超载状态车体承受107次垂向加速度为±0.3 g的循环载荷作用下,对该不锈钢车体焊点进行疲劳评估,车体焊点满足设计要求.     

虚拟概念列车模型

为了避免直接设计成本过高的概念车辆实体，我们将目光投向虚拟模型，制作像车厢这样的复杂模型是一项非常艰巨的任务，需要众多技术人员的参与和协作，还要制定相应的技术规范。[编者按]     

高速列车车体局部结构减振阻尼措施试验研究

为探究两种新型阻尼材料(阻尼浆/阻尼片)对车体局部的隔振性能,并用于解决某动车组车体局部异常振动问题.分别对四个车体局部使用三种方案(无阻尼方案、阻尼片方案和阻尼浆方案)进行试验,利用台架试验对测试结果进行时域和频域的对比分析.结果表明:两种阻尼材料都能大幅度减小自由衰减振动的幅值和周期,其中阻尼浆方案对车体地板衰减效果较好,而阻尼片方案对侧墙和受电弓盖板衰减效果较好.在5~80Hz频段内,阻尼浆地板隔振频带宽,模态阻尼比大,能有效避免列车在运行中车体局部结构与各子系统模态频率发生耦合共振,而贴阻尼片的中部侧墙和受电弓盖板也是如此.相比阻尼浆,阻尼片安全性高,安装工艺简单,在保证结构可靠性的前提下进一步降低了车体的质量,具有良好的应用前景.     

列车轨道占用自动识别算法

为解决列车在道岔及平行股道区段的轨道占用自动识别问题, 基于LTS-Hausdorff距离, 结合D-S证据理论, 提出了一种新的列车轨道占用自动识别算法, 建立了可用于列车轨道占用自动识别的轨道LTS-Hausdorff距离参考模板, 分析了LTS-Hausdorff距离的计算过程及轨道占用自动识别决策方法, 研究了列车速度与搜索阈值对自动识别算法的影响。验证结果表明: 在轨迹点数量为10时, 该识别算法和基于最大似然准则的轨道识别决策的识别结果相同; 列车速度越高, 轨迹点越少, 算法仍可进行有效识别; 搜索阈值越小, 算法实现时间越短。可见, 识别算法有效。     

轨道车辆铝合金车体铆接车底架钻孔工艺研究

为了提高铝合金铆接车体底架钻孔的精度,通过对加工过程中存在的加工缺陷进行分析.分析发现钻孔补偿值的获取方法、工件来料本身、工件的装夹等均会对底架铆接孔的精度产生影响.针对这些影响因素,提出了如优化补偿值获取区域、利用主轴反转去屑、优化加工路径优化、边梁断面微铣削等改进措施和方法结果表明,利用优化后的加工工艺方法进行加工,其加工时间和加工精度相比于优化前分别提高了40 min和0.3 mm左右,在较大程度上提高了加工效率和精度,降低了不良产品的发生率.     

轨道客车车体静强度试验测试系统准确性研究

在轨道客车整车车体静强度试验测试前,需要首先保证整个试验测试系统的准确性.通过使用两种不同目标质量和悬臂长度的样件,进行两种试验方案的弯曲试验及分析计算,将实测应变与理论计算和有限元计算得到的应变预测值分别进行比较,并通过定义局部坐标系对不同方向应变片进行计算分析,最终通过分析与试验对比的结果,对不同方向应变片的测量进行校核及确认,具有较强的实用性及理论依据.     

高速列车车体侧顶圆弧结构优化

以新一代高速列车车体为研究对象,对车体结构进行了有限元分析,得到了车体侧顶圆弧结构区的应力分布.在对圆弧结构区弹性力学平面简化模型分析的基础上给出了型材分布规律,对型材结构进行了优化改进,使车体圆弧结构区的应力明显降低,为车体结构的实际设计和优化提供了有效的参考依据.     

高速列车车体铝合金抗应力腐蚀性能

为了确定高速列车常用5、6、7系列铝合金部件的安全可靠性,采用恒载荷方法和恒位移方法研究了其应力腐蚀开裂敏感性,对试样进行机械切口并预制疲劳裂纹,在施力点施加恒定载荷或恒位移后进行腐蚀试验.通过相同加载对比实验发现: 3种系列铝合金中, 7N01P-T4临界应力强度因子值低于11.238 MPa·m1/2,应力极限值低于224.3 MPa,抗应力腐蚀性能比5083P-H111、6005A-T6差,但均满足使用要求;应力腐蚀阴极反应而导致的氢脆在裂纹源区附近呈现典型的应力腐蚀特征,在疲劳区附近表现氢致开裂特征,与实际断口上直线沟槽分布状况相符.      

客运列车耐冲击吸能车体设计方法

为了减轻客运列车碰撞事故造成的损失, 实现被动安全保护, 对组成列车的动车、客车车体结构提出了新的设计方法, 重新分配车体各部分刚度, 设计出具有合适吸能结构的耐冲击车体, 车体结构均按前、中、后三种纵向刚度设置, 前后两部分为可以产生塑性变形的弱刚度吸能结构, 中间部分为仅产生弹性变形的强刚度弹变结构。当列车在正常运行时, 车体有足够的强度和刚度, 需要满足有关规范规定的强度、刚度要求; 在较高速下发生碰撞事故时, 吸能结构能够沿所需方向产生塑性大变形吸收足够冲击动能, 保证机器间和乘客区不发生破坏, 并延缓碰撞作用时间, 降低碰撞瞬间最大减速度, 使撞击减速度在人体承受范围内。     

高速列车整备车体工作模态测试与分析

与实验室模态相比,工作模态不但对试验对象的体积要求没有限制,而且试验采用的激励力更为接近实际。通过对在兰新第二双线上往返运行的CRH2G新型高寒抗风沙动车组进行工作模态试验,获取车体模态参数,可进一步了解车体的动力性能,为车体改进设计提供参考依据。同时把试验结果、仿真结果和LMS识别结果三者作了对比,其结果一致性很好,证明了该试验方案可行,为今后车体振动性能的研究提供了一条有效途径。     

高速列车弹性车体与转向架耦合振动分析

建立了某高速列车车体有限元模型,采用Guyan缩减进行模态求解,结合SIMPACK多体动力学软件建立包含弹性车体的系统动力学模型。运用模型分析了车体弹性模态对运行平稳性的影响,研究了弹性车体与转向架构架垂向耦合振动。分析结果表明：当车体垂向一阶弯曲频率与车体点头振动空响应点频率接近时,会发生车体的垂向弹性共振;当车体菱...     

CRH2G高速列车车体振动性能分析

对新型高寒抗风沙动车组CRH2G七车车体,利用ANSYS软件进行建模和仿真计算,获取车体前4阶整车模态参数,并与运行模态试验测试结果作对比,验证了有限元模型的正确性.根据模态仿真分析结果,得到车体振动频率和振型等固有参数,同时也验证了CRH2G型车体最重要的一阶垂向弯曲振型对应的固有频率大于10 Hz,符合设计标准要求,为车体振动性能改进及优化设计提供参考依据.