地铁车辆轮缘润滑装置吊架断裂机理和试验研究

针对地铁车辆服役过程中出现的轮缘润滑装置吊架断裂问题,采用材料和动应力试验与有限元仿真相结合的方法开展断裂机理研究,提出了一种新型结构设计方案。通过对吊架断口微/宏观的全面分析与表征,从材料角度确定疲劳断裂的机理成因;结合动应力试验和累计损伤理论,计算吊架断口关键位置的疲劳损伤值,从线路试验角度确定吊架断裂的结构成因;建立吊架的有限元模型,基于EN13749标准对其进行静强度和疲劳强度仿真,从理论角度判别结构设计的合理性,并与材料和线路试验分析结果进行对比分析;最后,提出吊架结构的改进方案,并进行仿真和动应力测试验证。结果表明：吊架断裂成因为低应力高周疲劳,疲劳源位于加强筋角焊缝内部,且加强筋角焊缝的累计损伤值和材料利用率均大于1;吊架断裂的主要原因为,结构不合理导致加强筋角焊缝承受较为频繁的交变载荷且焊缝存在未熔合缺陷;通过改变吊架结构和材质,提高了焊接质量,达到了轮缘润滑装置在线运行的标准要求。     

地铁列车转向架轴箱吊耳断裂原因分析

近年来,随着开通地铁的城市越来越多,地铁车辆上线运营数量也呈现猛增趋势。地铁车辆自身的安全问题至关重要,而转向架作为地铁列车的关键部件,其零部件失效对于行车安全的影响更加巨大。本文以西安地铁2号线转向架轴箱吊耳断裂为案例,着重对其断裂原因进行分析,并找出其结构优化的方向。     

地铁车辆轴箱吊耳断裂分析及优化

地铁车辆的安全性是车辆设计中考虑的重要要素之一.轴箱吊耳在对整车进行起吊作业时与构架限位止挡配合,完成转向架起吊功能.在车辆运营过程中,吊耳断裂会对车辆运营的安全性造成影响.首先分析了吊耳的失效类型,依据车辆设计标准对吊耳结构进行有限元仿真计算,其结果显示吊耳结构满足静强度和疲劳强度设计要求.为进一步分析吊耳疲劳断裂原...     

地铁线路钢轨波磨对车辆振动特性的影响

某地铁线路运营过程中,在通过波磨区段时车辆振动水平加剧,从而导致车辆的轴箱盖螺栓、一系悬挂弹簧等部件频繁发生疲劳断裂.为了研究钢轨波磨对车辆振动特性的影响,首先在车辆各主要部件上安装振动加速度传感器,然后在存在钢轨波磨的线路上开展车辆振动测试,根据获取的振动加速度数据来分析钢轨波磨、轨道结构及钢轨打磨前后条件下车辆轴箱、弹簧座、构架和车体地板的振动特性.结果表明:钢轨波磨对车辆轴箱、弹簧座和构架的振动影响较大,但对车体地板的振动影响不明显.轮轨系统振动在传递过程中,二系悬挂系统起到了较大的衰减振动能量的作用.当打磨后的钢轨波磨依然存在但波深显著降低的前提下,车辆轴箱和构架的振动水平显著降低,车体地板振动水平无明显变化.     

地铁车辆轴箱轴承的设计

针对某型地铁车辆轴箱轴承的工况条件和使用要求,从结构、材料、润滑、性能等多方面进行了详细的分析。结果表明,所设计的双列圆柱滚子轴承的承载能力、速度性能、寿命及可靠性均满足该型地铁车辆的运行要求。     

地铁车辆钢弹簧断裂后的扭曲轨道通过安全性研究

针对地铁车辆转向架常见的一系钢弹簧断裂故障,首先从理论上分析了钢弹簧断裂后的参数变化,然后建立了地铁车辆的动力学仿真模型,考虑弹簧端部支撑圈断裂和弹簧中部有效圈断裂两种故障类型,对比分析了故障车辆和正常车辆通过扭曲轨道的各项安全性指标。研究结果表明：钢弹簧断裂对车辆垂向相关的安全性指标影响明显,主要是轮重减载率和脱轨系数,对轮轴横向力影响很小;此外,不同的钢弹簧断裂类型对车辆的安全性指标影响规律类似,但是数值不同;虽然钢弹簧断裂会恶化车辆的安全性指标,但是各项安全性指标均小于相应的限值,满足标准要求。     

地铁小半径曲线轨侧润滑对钢轨的减磨效果研究

对某地铁线路轮轨磨耗进行现场测试,掌握了该线路轮轨磨耗特征。利用动力学软件UM建立地铁车辆-轨道动力学模型,采用Hertz接触理论和FASTSIM算法分别计算轮轨法向力和切向力,结合Archard磨耗模型对小半径曲线外轨轨侧润滑的减磨效果进行预测,提出小半径曲线钢轨磨耗控制措施。钢轨磨耗测试结果表明,由于该线路小半径曲线外轨缺乏有效润滑,导致外轨以侧面磨耗为主,曲线半径越小侧磨越严重。仿真结果表明,小半径曲线采用外轨轨侧润滑的方式能显著降低钢轨侧面磨耗量;在半径为350 m的曲线外轨侧施加润滑可使外轨磨耗降低9%～34%;当半径为650 m时,外轨侧面润滑的减磨效果已不明显。根据仿真结果,建议半径600 m以下的曲线对外轨轨侧进行适当润滑,可有效缓解钢轨磨耗。     

地铁车辆制动管路动应力分析及结构优化

地铁车辆转向架上制动管路是空气制动系统中的关键部件,制动管路的可靠性对列车制动安全至关重要.针对我国某条地铁线路制动管路断裂问题,通过试验和数值模态分析、振动和动应力测试,分析制动管路断裂的原因.提出增加管路壁厚、采用弹性管卡和增加管卡数量等三种方案对制动管路结构进行优化.采用频域结合时域的动应力分析方法对制动管路各优...     

地铁车辆车场线运行安全性试验研究

车场线是地铁车辆运营密集的场所,受场地面积限制具有道岔标号小、分布道岔多、曲线半径小的特点;曲线半径越小,车辆运行安全风险越大。为此,现行行业规范对于车场线轨道的设计以及行车方式都有明确的要求,但地铁车辆脱轨现象仍时有发生。为研究我国地铁车辆车场线运行安全性,采用测力轮对直接测试轮轨作用力的方法,研究了地铁车辆在车场线低速行驶的运行安全性动态响应问题;探讨了轨道干燥、轨侧涂油、轨道湿润、空簧是否有气、相邻道岔夹直线轨距加宽、牵引车辆、推行车辆等不同条件下对车辆运行安全性的影响;分析了轨侧涂油能够减小地铁车辆脱轨风险的原因。试验结果表明：轨侧涂油和保持轨道湿润状态能有效降低地铁车辆车场线运行脱轨风险;地铁车辆空簧无气状态运行安全风险高于空簧有气状态;车辆段调车牵引车辆方案要优于推行车辆方案;相邻道岔之间夹直线轨距加宽并不能效地降低车辆脱轨风险。研究成果为制定车场线的安全运营保障措施提供数据支撑。     

北京地铁剪切型减振器扣件钢轨波磨治理的试验研究

北京地铁近年来投入运营的几条线路中,剪切型减振器扣件区段大量出现钢轨波磨现象,经过大量的调查和测试分析发现：剪切型减振器扣件轨道系统在200～400 Hz频段内的轮轨共振效应是引发钢轨波磨的主要原因。为了抑制波磨发展,在剪切型减振器扣件内增设橡胶垫块,并在北京地铁10号线选择两个试验段进行了现场试验,对两个试验段的钢轨走形带粗糙度进行了为期6个月的跟踪测试。测试结果表明：在剪切型减振器扣件内增设橡胶垫块有效地控制了钢轨波磨的发展,并在一定程度上起到了消减钢轨波磨的作用。     

车辆系统振动稳定性及钢轨波磨影响因数研究

轨道交通车辆运行过程中,振动的稳定性影响着旅客的舒适性和稳定性。基于有限元分析软件建立模型,对建立的车辆系统进行仿真计算,从而分析车辆及轨道组成等参数对钢轨波磨和车辆系统振动的影响,为其进一步的发展研究提供一定的依据和基础。     

地铁车辆齿轮箱设计关键技术研究

介绍了地铁车辆齿轮箱技术参数和结构特点,对齿轮箱总体结构、轴承配置、齿轮设计、密封结构、油路及润滑系统、强度校核等齿轮箱设计关键技术开展研究.试验结果表明,研制的齿轮箱运行平稳、润滑良好,密封无漏油现象,各项性能指标满足TB/T 3134标准相关要求.     

厦门某线B型地铁车辆静强度及试验分析

以厦门某线B型铝合金地铁中间车车体为研究对象,依据地铁车体结构的力学性能特点,基于Hypermesh软件建立了铝合金地铁车体的有限元模型,对车窗、门角等圆弧位置采用节点对应的方式过渡并细化网格,以提高网格质量与计算精度.依据EN12663-2010《铁道应用——轨道车身的结构要求》标准,计算车体结构在主要工况下的应力分...     

地铁车辆起动区段钢轨波磨成因分析

为研究地铁出站口附近直线起动区段钢轨波磨形成原因,利用有限元软件ABAQUS建立了三维实体轮对-轨道瞬态滚动接触模型,并结合现场实测,从时域和频域上对波磨现象进行了分析。研究结果表明：车辆起动过程中,车轮与钢轨表面接触带会产生准周期特性的滑移区域,且滑移区域中心之间的距离与实测波磨的波长范围接近,从而验证了模型的合理性和有效性;轮轨系统的不稳定摩擦自激振动是导致实测区段钢轨波磨产生的根本原因,正是由于轮轨蠕滑力“饱和-非饱和”的周期特性,最终促使了波磨的形成;钢轨和车轮的垂向振动加速度等级在160~230 Hz频率范围内均出现了峰值区域,且频率范围与实测波磨的特征频率范围174~198 Hz接近,这进一步说明钢轨波磨是轮轨系统摩擦自激振动引起的车轮-钢轨共振所产生;在忽略初始不平顺的前提下,钢轨表面的波磨会随着车轮运行次数的增加呈现线性增长趋势,因此适当地采取钢轨打磨以及轨面润滑等措施尤为重要。     

地铁车辆端部底架疲劳寿命研究

为了考核某地铁车辆车体的疲劳强度,考虑到现有标准仅提供整车疲劳强度试验标准方案而整车试验周期长耗资大,故而需要通过端部底架的疲劳强度对整车强度形成验证.对某地铁车辆车体建立有限元模型并根据VDV-152:2016建议与BS EN 1999-1-3:2007+A1:2011标准对整车方案进行了疲劳强度虚拟试验;根据端部底...     

地铁车辆车体静强度试验研究

车体是连接地铁车辆各设备的主要承载部件,车体的强度直接影响地铁运营、维修时的安全性.本文比较分析了国内外主要车体静强度相关标准的载荷差异,介绍了各个标准的特点及应用范围,详细阐述了标准中各类工况的实际意义以及评价方法.以某A型地铁车体为例,设立了典型的静强度试验工况,设计了该试验所需的试验工装,介绍了各工况的试验方法.除利用率最大测点外,应重点关注运营工况下的车体结构薄弱部位.某A型地铁车体的试验结果表明:该车体运营工况下的利用率约为0.6,车体薄弱部位位于门角和窗角,运营过程中应重点关注该部位的状态.     

地铁车辆碰撞动力学分析

建立了地铁车辆碰撞的数学模型和动力学方程。对不同缓冲器的车辆编组碰撞进行模拟,并对碰撞中的最大冲击力、缓冲行程、能量吸收比例、吸收总能量、缓冲器平均吸收率等结果进行比较。研究结果表明,碰撞分界面处缓冲器的最大冲击力只和分界面缓冲器的阻尼系数有关,而与其他缓冲器阻尼系数无关,通过改变碰撞分界处缓冲器与其他缓冲器阻尼系数、弹性系数之间的关系,可以降低碰撞分界面处缓冲器所吸收的能量占所有缓冲器吸收总能量的比例。     

时速100公里级地铁车辆通过隧道时引起的活塞风仿真研究

地铁车辆通过隧道时,会诱导隧道内气体流动,对隧道内通风、基础设备运行以及人员安全造成安全隐患.为确保隧道内设备正常运行与人员安全,针对地铁车通过隧道时引起的气体流动进行研究.本文使用仿真计算的方法,基于滑动网络技术数值模拟某一地铁车辆通过隧道的动态过程,监测地铁车辆通过隧道时引起的隧道内气体流动.结果 表明:隧道内活塞风纵向分量和总流量变化基本一致,隧道内的活塞风主要是纵向流;距离车体或地面越远,列车风流速最大值越小;车底与车顶处活塞风沿垂向距离降低缓慢,车体中部活塞风流速沿垂向迅速降低;隧道内活塞风流速最大值出现在距离入口750 m处.