高速列车车体数值模拟和优化设计

针对高速列车车体的强度和疲劳损伤问题,对高速动车组车体结构进行有限元分析和强度校核.结果表明,头车和中间车的最大应力均发生在车钩载荷施加附近的极小区域内,且应力值大于许用应力值,此处结构可能产生局部破坏,在车体试验时需要重点关注.为增强车钩强度,采用灵敏度分析方法优化头车车钩载荷施加区域、更改圆孔弧度,在很大程度上降低局部应力峰值,优化设计后的车体满足强度要求.     

气动载荷对高速列车车体疲劳强度的影响

随着列车运行速度的提高,气动载荷对强度的影响越来越显著。为加强列车气动载荷强度,根据高速列车在线路运行实际情况设置了四种气动载荷工况:明线会车,隧道通过,隧道会车和侧风。利用空气动力学原理计算得到四种气动载荷工况的数值,将得到的数值施加到高速列车车体有限元模型上,进行气动载荷的静强度和瞬态响应分析。计算分析结果表明,四种工况下的静强度结果都小于车体材料的允许用的应力,最大位移变形均发生在车体底部;利用Fluent软件仿真获得列车在空旷地带以380km/h速度交会的气动载荷时间历程,接着在ANSYS软件中对车体完成气动载荷瞬态响应分析,得到气动载荷对车体结构强度的影响,为车体强度优化设计提供了参考。     

机车车体钢结构减重优化设计方法研究

从设计与仿真计算层面,对机车车体钢结构优化减重设计问题进行分析。通过对ANSYS的APDL语言编程控制与二次开发,在满足强度和刚度条件的前提下,以车体各主要部件的钢板厚度为设计变量,以车体结构的重量为目标,实现减重优化程序模块化和主要板厚参数自动优化功能,有效地解决了传统减重设计的诸多问题。该方法在多项机车设计上得到运用和验证,减重幅度和效率提升方面均取得了很好的效果,对所有机车车体结构减重具有普遍的参考意义。     

柴油机连接箱的优化减重分析

当代铁路运输营运量增加,对内燃机车速度的要求进一步提高,机车的重量应尽量轻,所以我厂设计部门对机车内的许多零部件,都提出了减重的要求.为了保证减重建立在合理的理论基础上,我们采用了有限元计算的办法,利用软件内部的优化分析功能,对结构的尺寸进行最小化分析.本文选取柴油机连接箱作为减重对象进行优化减重分析.     

基于动力学仿真的系留气球鼻锥有限元分析

针对系留气球进行了动力学仿真分析,在此基础上对一种用于固定球体的新型鼻锥结构进行了结构有限元分析,以确定其强度与刚度.首先采用计算流体力学CFD求得特定风速下系留气球所受的气动力,随后通过多体动力学软件Adams进行动力学仿真分析,确定作用在鼻锥上载荷的大小,并以此作为有限元分析的载荷边界条件;然后采用有限元分析的方法对鼻锥结构进行静力学和动力学分析;最后确定极限风速下艇首与鼻锥连接处的变形、载荷及应力情况.通过分析,为新型鼻锥结构进一步的设计改进与优化提供了参考依据.     

基于静强度分析的轻轨车辆弹性车轮参数设计

针对弹性车轮比传统刚性车轮结构复杂且影响车轮强度和寿命因素也更多的问题,通过CAD/CAE仿真软件建立某弹性车轮的有限元模型,基于EN 13979-1:2003标准,用Abaqus分析在直线工况下橡胶预压缩量、轮轴过盈量和减重孔数量对弹性车轮静强度的影响.对比不同方案下的静强度应力结果,给出一组合理的设计参数.在直线、曲线和道岔工况下的静强度校核结果表明该弹性车轮符合标准.     

水平定向钻钻架有限元建模与分析

钻架是水平定向钻的主要承载部件,其强度和刚度对钻机能否正常工作影响很大.针对钻架传统设计方法存在的问题,提出利用有限元方法对设计进行校核.对水平定向钻钻进工况进行了分析,确定了有限元分析方案,并利用ANSYS软件建立了钻架有限元模型,在此基础上进行了应力应变分析.分析结果表明,钻架的强度能够满足要求,但部分结构需要改进,例如将单排链传动改为双排链传动.结构改进后重新进行分析,发现钻架强度和应力分布有了明显改善.该方法为钻架设计和优化提供了理论依据,有助于提高设计效率.     

有限元数值模拟方法在香港机车发运吊具结构强度分析中的应用

机车在发运过程需要吊装,机车发运吊具的强度决定了吊装的安全性。本文依据有限元分析软件I-DEAS,采用有限元数值模拟的方法,分析了香港机车发运吊架和车体吊销的强度和刚度,并校核了钢丝绳的强度。计算分析结果表明,机车发运吊具结构的强度满足要求,性能可靠。     

纯电动汽车两挡变速器壳体强度分析与改进

在电动汽车变速器优化设计的研究中,变速器壳体的强度对变速器的传动性能有重要影响.纯电动汽车两挡变速器壳体结构较复杂,且受力极不均匀,难以用传统的解析方法对其进行强度计算.针对上述问题,提出利用有限元法对变速器壳体进行强度分析.研究了两挡变速器的结构及工作原理,计算了极限工况下壳体轴承座载荷,建立了壳体的三维实体模型及有限元模型,得到了壳体的应力分布云图,确定了壳体强度的薄弱环节,并据此提出了改进方案.结果表明:改进后的变速器壳体强度得到了改善,并实现了产品的轻量化,为变速器壳体的设计及生产提供了理论依据.     

高速动车组铝合金车体强度分析及试验验证

建立高速动车组铝合金车体有限元模型,依据EN12663标准设置计算工况,通过试验验证了有限元模型的准确性,最后根据DVS1608进行疲劳强度评估。计算结果表明静强度结果均小于车体相关结构的许用应力,试验和仿真结果控制在15%以内。选用DVS1608标准对于铝合金车体进行疲劳强度评估时,使用多轴应力评估方法计算母材和焊缝的利用度。对有限元计算结果进行处理,得到适用于评价标准的方向应力,最终得到各个评估点总的利用度。最后考虑了载荷循环对母材或者焊缝许用疲劳强度的影响,对评估点总利用度进行修正。计算结果表明,所有工况得到的最大应力值都满足材料或者焊缝的屈服强度,并且有一定的富裕量。     

基于CAN总线的列车无线同步控制数据采集系统

目前,国内使用的列车无线同步控制系统多为美国GE公司的Locotrol系统,但其应用条件与我国的重载线路有着巨大的差异;基于此种现状,对符合我国实际应用要求的列车无线同步控制系统进行了研究;介绍了为实现列车无线同步控制系统,主控机车控制指令数据采集、状态量数据采集以及各采集模块节点使用CAN总线与无线通信上位机进行通信的原理,给出了系统软件和硬件的设计方案;实际应用结果表明,该系统数据采集精确,通信速率高,运行稳定可靠。     

能耗信息管理系统在电力机车的应用

针对目前在电力机车广泛使用的机械式电能计量装置的缺陷和铁路长交路的要求,本文介绍了一种新型的电力机车能耗信息管理系统。该系统采用数字式电能计量装置、无线转储、网络传输、访问网络数据库等方法,为克服机械式电表的缺陷、节约电能以及解决铁路系统供电段与机务段的电费核算问题指明了一个新的方向。     

矿用电机车状态实时监测系统的研究

矿山生产现代化建设对矿用电机车的运行状态和安全性能提出新的要求,能实时检测矿用电机车运行情况并作出分析、判断、处理是保证矿用电机车安全运行的关键。介绍一种矿用电机车运行状态实时检测系统的实现方法、基本原理和组成部分,可以实现对矿用电机车运行状态的实时监测,并将数据实时传输到地面数据处理中心进行分析处理。     

基于自适应神经网络超声波传感器在受电弓磨耗检测中的应用

为了方便有效地检测出电力机车受电弓的磨耗状况,针对我国主型电力机车受电弓的弓面曲线特征,设计了一种利用超声波传感器作为新型受电弓磨耗检测系统,通过模糊神经网络有效算法对磨耗状况做出准确的评估,经过实际试验数据与理论数据分析对比论证了新型超声波传感器检测系统的可行性.     

针对机车低频晃车问题的频变阻尼减振器仿真分析研究

针对某型高速机车车体横向低频晃动问题,提出一种将传统抗蛇行减振器替换为频变阻尼减振器(FSD)的抑制方法.首先,应用Simpack建立该机车动力学模型,从车体振动频域分布对车体横向低频晃动特性进行分析,分析表明车体横向晃动频率在1-2Hz之间;然后,建立频率阀的CFD计算模型和FSD减振器数值简化模型;最后,对比应用传...     

重载列车多智能体模型的鲁棒一致性控制方法

重载列车全长数公里,其运行过程是复杂的动力学系统.重载列车自动驾驶的关键核心技术是跟踪给定的速度曲线.以重载列车智能货车方案为基础,通过分析列车运行动力学过程,建立重载列车多智能体模型;考虑列车运行时外界的未知干扰,同时保证车厢间处于安全距离,提出一种重载列车复合一致性控制器:用相邻车厢单元的速度等信息构建一致性算法并引入滑模控制加快系统速度一致性收敛;列车不同车厢受到干扰视为未知扰动,且随着滑模增益增加会使系统抖动较大、鲁棒性削弱,所以设计观测器估计扰动并补偿至控制器保证系统收敛并提高抗干扰性;引入人工势函数确保相邻车厢单元间距处于安全范围内,减小纵向冲动.采用Matlab软件进行仿真,跟踪给定速度曲线,并用多种干扰来模拟未知因素对列车的影响,与不加观测器的控制器效果进行对比.仿真结果表明:该复合一致性控制器能够较好跟踪设定速度曲线,速度误差保持在±0.4 km/h以内,且车厢间距处于设定的安全范围内;与不加观测器的控制器在同样干扰下作对比,所提出的控制器的速度跟踪误差仍然在±4 km/h以内,且对于未知干扰有较好的鲁棒性.     

机车制动机通信系统的设计与实现

针对目前我国电力机车制动机普遍的落后现状,结合DK-1型电力机车制动机的改进,以微机检测与控制技术和网络通信技术为基础,提出了一种基于CAN总线的制动机通信系统的架构;并在此基础上描述了通信系统硬件接口电路的组成,详细分析了CAN总线同PC/104总线转换的技术难点以及解决办法,重点介绍了CAN总线应用层协议的具体制定以及通信软件的设计和实现;该系统经过现场实际运行,通信可靠性高,效果良好,具有很好的实用价值。     

重载货运列车自动驾驶控制技术研究

传统的重载铁路货物运输主要采用人工控车为主,司机控车难度大、工作强度高。为进一步提升线路运量、节约成本、降低司机工作强度,文章提出了一种融合线路、信号的重载货运列车自动驾驶控制方法,其基于列车多质点动力学模型、阻力模型与空气制动模型,研究了基于实际线路信息、信号信息与列车信息等多约束条件下的目标曲线动态规划与控制技术;采用本文所提方法在西康线铁路进行了货运列车自动驾驶试验,成功完成了包含零速起车、加速控制、减速控制、贯通试验、过分相、停车到零等各个运行场景的全程自动驾驶。试验结果表明,本文所提方法可以有效实现货运列车自动驾驶。     

基于PLC的电力机车整备作业控制系统设计与实现

结合国内电力机车整备作业中存在的问题及作业现场的控制要求,分析了电力机车整备作业安全监控过程中设备控制系统的功能需求。划分了电力机车整备作业安全监控系统的软硬件模块,结合计算机网络通讯技术、现场总线技术、PLC控制技术等,设计了集中管理、分布式控制网络结构和PROFIBUS-DP总线网络控制系统。实现了电力机车整备作业安全监控系统自动化、信息化的管理与控制。工程实践表明,该系统能很好满足电力机车整备作业现场控制要求。     

基于单片机的8K型电力机车速度记录仪的设计与应用

速度信号是电力机车运行中的重要数据,电力机车闭环调速系统要利用速度信号来构成闭环控制系统,司机控制室的列车运行监控记录装置要以速度信号为工作基准。速度记录仪以MCS51单片机为控制和处理核心,加以相应的外围电路,将机车在行驶过程中的速度信息记录下来,供工作人员分析查询以及维护速度传感器,从而降低故障率,保障行车安全。