列车蜂窝式防爬器耐撞性仿真分析

根据要求针对轨道列车蜂窝式防爬器进行设计,并基于Workbench及LS-DYNA有限元仿真分析软件,对防爬器吸能性能进行分析,包括峰值缓冲力、平均缓冲力、缓冲行程及吸能量等,最后通过台车冲击实验进行了验证.仿真分析及台车冲击实验均对防爬器应用中的两种工况进行了研究,单个防爬器碰撞及两个防爬器垂向错位40mm对撞.结果表明,仿真分析结果与实验结果吻合度较高,所设计防爬器满足吸能及防爬要求.     

地铁车辆蜂窝式防爬器的结构设计及优化

为研究某型地铁车辆蜂窝式防爬器的吸能特性，根据轨道车辆耐撞性标准，对其吸能区域的结构进行合理设计，进而研究了不同薄壁壳厚度和蜂窝厚度下蜂窝式防爬器的吸能特性。利用四次多项式响应面代理模型拟合出其压缩力效率，并运用多岛遗传算法对其压缩力效率最大值进行寻优。结果表明：多级蜂窝式防爬器的比吸能和压缩力效率都明显优于相同质量下的单级蜂窝式防爬器和圆管式防爬器；薄壁壳壁厚对多级蜂窝式防爬器的撞击力影响较铝蜂窝壁厚更为显著；通过使用四次多项式响应面法和多岛遗传算法在设计空间中寻找到其最优的壁厚组合，压缩力效率比优化前提高了6.03%，相较圆管式防爬器提高了60.96%；该防爬器在压缩力效率和比吸能方面具有明显优势，应用于地铁车辆的吸能防爬环节将发挥其重要的作用。     

铁道车辆吸能式防爬器垂向屈曲研究

为抑制列车碰撞时的相互爬车程度,列车端部均安装吸能与防爬功能一体的吸能式防爬器。然而,列车碰撞事故调查发现吸能式防爬器有时会出现明显的垂向屈曲,导致其碰撞吸能和防爬能力大幅度降低。为此,提出多刚体动力学和有限元理论相结合的仿真分析方法,再现吸能式防爬器垂向屈曲失效的动态过程。此外,仿真计算表明随着碰撞列车之间差异加大,相邻车辆爬车速度明显增加,其最大爬车速度可以达到1.5 m/s。与此同时,吸能式防爬器发生明显的垂向屈曲,导致相互啮合的防爬齿发生脱离、失去防爬约束能力。不仅如此,相比于理想条件下的纵向压溃,发生垂向屈曲后的吸能式防爬器吸能能力大幅度降低,其平均压溃力由566.3 kN降低至348.1 kN,减少了38.5%,碰撞吸能量也由367 kJ降低至169 kJ,减少了53.9%。     

列车防爬器诱导槽结构实验研究

防爬器是轨道列车被动防护装置的一部分,由于铝蜂窝填充型列车防爬器峰载荷较大,不能满足使用要求,根据预变形理论,可在防爬器包覆蒙皮上开设诱导槽,以降低峰值载荷。分析了诱导槽深度及层数对防爬器缓冲特性的影响,结果表明,诱导槽深度及层数对防爬器缓冲载荷影响较小,但诱导槽深度越大、层数越多,载荷越不平稳。因此,为保证防爬器缓冲载荷的平稳性,应在满足峰值载荷要求的情况下,应尽量降低诱导槽深度及层数。     

轨道列车被动防护装置及应用

介绍了轨道列车的被动防护系统,将碰撞过程中列车的缓冲吸能过程分为4个阶段,即车钩吸能阶段、防爬器吸能阶段、主吸能器吸能阶段及车体大变形吸能阶段。结合各个阶段被动防护要求对车钩吸能系统、防爬器、主吸能器进行了总结分析,对车钩缓冲系统中的橡胶缓冲器、弹性胶泥缓冲器、液气缓冲器、胀管式缓冲装置及其应用进行了分析;对压溃式防爬器、胀破式防爬器、切削式防爬器以及铝蜂窝主吸能器及其应用进行了分析。     

城轨车辆碰撞仿真与防爬器防爬能力的影响因素

利用Hypermesh和LS-DYNA有限元软件分别模拟了无防爬吸能装置和安装防爬吸能装置的城轨车辆头车以12.25 km/h和18 km/h的速度正面碰撞固定刚性墙的过程。基于所得数据,对头车车体的耐撞性与吸能装置的性能进行了评价,并采用响应面法研究了防爬器防爬能力的影响因素。结果表明:安装防爬吸能装置后,吸能装置先于车体主体结构发生塑性变形吸收碰撞动能,从而可保护车体主体结构,使之在12.25 km/h的碰撞速度下不发生塑性变形,在18 km/h的碰撞速度下塑性变形也很小。此外,当防爬器的总高度及齿厚一定时,防爬器的防爬能力会随着防爬器齿高和倾角的增大而降低,其中齿高对防爬器防爬能力的影响较之其倾角更大。     

蒙皮蜂窝式整体吸能装置压缩性能研究

为了保证低成本、短周期,采用仿真与试验相结合的方法对某蒙皮蜂窝式整体式吸能装置展开设计;针对吸能装置设计指标,基于单个蒙皮蜂窝式整体吸能装置压缩、两个相同蒙皮蜂窝式整体吸能装置对压等工况,通过有限元仿真分析方法进行结构尺寸、蜂窝强度等参数迭代优化,确定设计参数,并试制全尺寸样件开展同工况静压试验,试验结果显示:仿真结果与试验结果一致,说明建模方法可靠,可用于防爬器前期设计;蒙皮蜂窝式整体吸能装置主要性能参数满足相应技术指标要求。     

车体弯曲对爬车程度影响的研究

为了更加真实地还原列车碰撞的原始过程,提出在列车碰撞研究中加入对车体弯曲刚度的模拟方法,该方法可以更加准确地模拟出列车碰撞过程中车体弯曲刚度对列车爬车程度的影响,同时研究了车体质量、质心高度以及点头频率等影响车体弯曲的因素。研究结果表明,随着碰撞列车之间的差异逐渐增大,车钩之间的最大垂向位移明显增大,爬车的趋势也越加明显,相比于碰撞质量和点头频率,车体质心高度对不同的车体弯曲刚度更加敏感;不同的车辆设备布置情况以及载客状况,会使车钩产生不同的初始垂向位移,垂向偏移量越大,对车体弯曲的影响就越大;车辆之间的撞击力也会影响车体的弯曲,其中防爬器的力特性曲线对弯曲刚度的影响最大,车钩力特性曲线其次,车体力特性曲线则几乎没有影响。     

基于有限元和多刚体动力学联合仿真技术的列车碰撞爬车现象研究

提出非线性有限元和多刚体动力学联合仿真的方法对列车碰撞过程中的爬车现象进行研究,该方法可以大幅度的减少计算时间,并广泛适用于轨道车辆碰撞事故的重现模拟、车辆结构的被动安全设计以及后续性能优化。研究表明,列车碰撞过程中,各车辆在纵向碰撞力的作用下将难以避免地产生点头运动,并对爬车现象起到决定性的影响。此外,现实条件下碰撞列车之间的各种差异难以避免,例如不同的车辆质量、不同的车体质心高度以及点头频率都会造成相邻车辆点头运动的不同步,从而在碰撞界面形成一定的高度偏差。计算结果显示,随着碰撞列车之间的差异逐渐增大,列车间最大垂向位移明显增加,相邻车辆间的相互爬升趋势也逐渐加强。相比于碰撞质量的不同,爬车现象对车辆点头频率和质心高度的变化更加敏感。     

不同摩擦系数对地铁列车曲线碰撞的影响

为分析不同摩擦系数对地铁列车曲线碰撞的影响,以某4节编组地铁列车为研究对象,建立其有限元模型。设计了动摩擦系数在0.05～0.5之间变化的6种碰撞工况,从碰撞能量转化、车辆点头姿态和车轮抬升量等方面,对地铁列车碰撞结果进行了详细的对比分析。研究结果表明,随着摩擦系数的提高,轮轨间滑移能逐渐增大,车体结构变形吸收的总内能变化不大,而防爬吸能装置和头车前端结构吸收的能量逐渐减少;碰撞能量转化、车辆点头姿态和车轮抬升量等增大或减小的趋势随摩擦系数的提高而逐渐变缓。     

跨座式列车车体耐碰撞性研究

以某6辆编组的跨座式列车作为研究对象,建立了跨座式列车车体的有限元模型,利用显式有限元软件LSDYNA对其进行动态仿真。同时给出了获得跨座式列车最大安全碰撞速度的方法,分析了跨座式列车在整备状态下以一定的初速度撞击另一列处于静止且无制动状态的相同列车。基于EN15227标准,对数值仿真结果进行评估,从而得出跨座式列车的最大碰撞速度为24km/h。依据仿真结果,提出了将吸能防爬装置靠前安装,弱化司机室的纵向刚度的建议,对改善车体的耐碰撞性,提高列车碰撞的最大碰撞速度具有一定的工程参考价值。     

城市轨道车辆防爬器开发研究

探讨了城市轨道车辆防爬器的设计原理，并通过试验和非线性动态有限元仿真技术研究了圆管这一基本吸能元件的能量吸收特性，获得了一致的结果。在此基础上对两种不同型式防爬器内芯的吸能特性进行仿真计算和分析比较。     

对封闭式联轴器试验台的探讨

随着各式联轴器的发展， 提出了对联轴器各项性能的测试要求， 为此需要有联轴器试验台来满足性能测试。本文就闭式联轴器试验台同步问题的解决提出了作者的观点和解决办法     

刨削式防爬器仿真分析及实验验证

针对刨削式防爬器的缓冲性能进行分析,包括峰值缓冲力、平均缓冲力、有效缓冲行程比、峰值缓冲力与平均缓冲力的比值。基于LS-DYNA有限元仿真分析软件对刨削式防爬器进行仿真分析,并设计实验对仿真结果进行验证,结果表明,仿真结果与实验结果具有较好的一致性,验证了仿真分析的正确性,为后续设计提供了可靠依据。     

轨交防爬装置频谱特性分析

轨交防爬装置的模态参数是对其进行其它动力学分析的基础,本文拟从试验、仿真两种方法进行研究:有限元仿真采用Abaqus中的Lanczos法进行求解;试验采用力锤激励方式,多点激励、多次测量得到防爬器结构模态参数。并对试验与仿真得到的结果进行对比分析,得出结论:当只关心防爬器结构一阶模态振型与频率时,可以用仿真计算结果代替试验。     

基于CRIO的城轨列车牵引传动系统测试装置的设计

为了实现城轨列车牵引逆变器、牵引电机等状态监测和性能测试,研制了一套列车牵引传动系统测试装置.在介绍基于电压/电流传感器、非接触式速度传感器、CompactRIO数据采集系统以及上位机构建的硬件系统的基础上,阐述了采用LabVIEW虚拟仪器技术的测试数据实时采集、存储、分析和处理等软件模块的具体实现方法.为验证测试装置的性能,针对在实际线路上运行的城轨列车进行了车载测试,结果表明该装置测量精度高,运行稳定可靠,人机界面友好,满足城轨列车牵引传动系统的状态监测和性能测试要求.     

列车齿轮速度传感器性能及故障诊断检测技术

根据国内列车普遍使用的测量列车运行速度的齿轮传感器的工作特性要求,利用ARM单片机设计了一种列车速度传感器性能测试系统,用于检测齿轮传感器的各项性能参数;由于速度传感器电路器件的失效或劣化,会引起传感器特性的变化,研究了一种主动变激励电源参数的故障诊断方法,用于对传感器隐性故障的诊断。结果表明,该检测系统可以满足列车速度传感器性能参数测试的要求,并可以对三极管失效等故障进行定位。     

本期导读

正高速动车转向架构架静强度试验和仿真研究转向架作为支撑车体、保证列车顺利通过曲线的重要部件,其结构强度是否满足设计要求直接关系到列车能否安全运行。以某高速列车动车转向架构架为研究对象,对构架进行静强度测试。试验通过测试构架以及轴箱转臂共同组成的被测试件在静态载荷的作用下产生的变形,并据此计算出相应测点所承受的应力从而判断其是否满足静强度要求。     

沥青摊铺机防爬防降的试验研究

摊铺机熨平板防爬防降技术是其解决施工压痕的重要手段,但当前并没有从数值角度说明防爬时间与行驶速度之间的关系得研究。立足于通过多组试验样本的整理,寻找以上方面的数值关系,通过数据发现:行驶速度越慢,熨平板防爬时间越长;速度越快,防爬时间越短,国内产品防爬时间跨度长,曲线陡。试验数据为摊铺机的设计与技术提升提供了参考。     

缓冲套对停止器挡杆防撞性能影响的测试与分析

对停止器挡杆的碰撞力进行了计算,在此基础上,对缓冲套对停止器挡杆防撞性能的影响进行测试与有限元分析。通过测试与分析确认,带聚氨酯缓冲套的停止器挡杆,碰撞力小,碰撞时间短,强度满足要求,且挡杆中铜套的变形小。在不考虑其它因素的前提下,优先选用带聚氨酯缓冲套的停止器挡杆。