摘要：智能化制动试验系统的核心是建立不同编组列车首车制动压力控制模型。从气动力学方程入手,建立了不同编组列车首车列车管充排气特性数学模型,该模型考虑了编组列车除首车之外的其余车辆充排气特性对首车列车管气压变化的影响。提出通过对制动阀有效截面积的设计计算,并带入所建立的数学模型中进行仿真试验,从而对研制新制动阀以及改进或检修制动阀提供理论基础与技术指导。利用列车制动试验台得到的试验数据与仿真结果进行对比分析,验证模型的准确性,并预测了更长编组列车首车列车管的初充气及常用制动时的气压数据。

摘要：针对铁路系统中广泛存在的波磨现象,采用自行设计的缩尺双盘试验装置,研究了波磨的形成机制和发展特性.首先,描述了缩尺双盘试验装置的组成及功能,校核了其稳定性,并开展了基准试验以验证试验装置用于磨耗分析的可靠性;然后,通过设置荷载及边界条件,利用缩尺试验模型,分析了波磨的形成机制;最后,在初始波磨的基础上,探究了波磨的发展特性及演化规律.结果表明,基准试验中的粗糙度演化趋势与相关文献试验中的粗糙度演化趋势相似,从而表明所建立的试验装置是可靠的,能够用于磨耗演化分析.当不存在轨面凹坑缺陷时,轨轮接触区域随着运行时间的增加会逐渐出现明显接触光带;当施加轨面凹坑缺陷后,轨轮表面接触光带随着运行时间的增加会逐渐消失,且粗糙度呈现近似线性增加.当存在轨面凹坑缺陷时,随着运行时间的增加,轨轮表面会逐渐演化出不均匀磨耗,且不均匀磨耗波长逐渐增大并在后期表现出固定波长特性,这表明轨轮表面形成了初始波磨.波磨形成试验表明,在轨面固定缺陷激励下,轮轨接触区域发生的非均匀材料磨耗导致了波磨的生成.波磨发展试验表明,随着运行时间的增加,轨轮表面波磨波长会逐渐增大并最终趋于稳定,波磨粗糙程度也会逐渐变大并最终趋于恒定.

摘要：轨道车辆转向架设备服役环境复杂多变,编制合适的振动载荷谱对结构可靠性设计具有重要意义。目前,通常基于实测振动载荷能量值或特定运行条件下平稳高斯振动载荷编制设备载荷谱(以功率谱密度形式表征),但这与设备实际承受的非平稳振动载荷不具有等损伤能力。因此,提出一种基于疲劳损伤谱的非平稳振动载荷的等损伤载荷谱编制方法,即利用时域法求解非平稳振动载荷疲劳损伤谱,再反解出与其具有等损伤能力的振动载荷谱;然后,通过轮缘润滑设备线路实测振动加速度与动应力,验证振动载荷谱编制方法有效性;最后,基于轨道车辆一个维护周期内转向架振动加速度线路跟踪数据,编制设备振动载荷谱。研究结果表明,基于提出方法编制的转向架设备振动载荷谱,可以有效地表征振动载荷能量频域分布特性且包含高振动能量,与非平稳振动载荷具有等损伤能力;同时,相比于常用方法编制的振动载荷谱,评估设备的疲劳损伤与设备实测应力评估的疲劳损伤也更为接近。

摘要：[目的]建立地铁车辆空压机框架的有限元模型,通过模态试验和振动测试进行校核,发现干燥器框架垂向弯曲模态频率与电机倍频相重合,且隔振率较低。在满足模态频率和隔振率要求的前提下,综合有限元法与最优化技术,对空压机框架进行结构优化设计。[方法]以空压机框架厚度为优化变量,首先进行DOE(试验设计),获取不同的空压机框架样本,通过移动最小二乘法建立空压机框架近似模型。基于此近似模型,以框架垂向一阶弯曲模态频率、干燥器框架垂向弯曲模态频率和隔振率为优化目标,通过自适应响应面法进行优化设计,得到框架参数的最优方案。[结果及结论]与优化前相比较,优化后的框架垂向一阶弯曲和干燥器框架垂向弯曲模态频率与轨道激励频率(一般为15.0 Hz)、电机旋转基频(24.5 Hz)及倍频相差3.0 Hz以上,达到最佳可避免共振条件,且隔振率能够提高20%~25%,而总质量仅增加6%。

摘要：为治理动车组车体弹性异常振动问题,首先,结合车辆系统工作变形测试分析、车体模态测试分析和车辆刚柔耦合动力学模型仿真分析探究车体异常振动成因;随后,以转向架蛇行最小阻尼比为目标函数,基于Sobol'全局灵敏度分析方法分析关键参数全局灵敏度,依据各参数总灵敏和一阶主灵敏度筛选影响转向架蛇行稳定性的重要参数,并基于车辆系统刚柔耦合动力学模型对筛选出的参数进行优化;最后,对优化前后车体的弹性振动进行对比验证。研究结果表明:转向架的蛇行频率接近车体菱形模态频率的同时,转向架的蛇行模态阻尼比也减小到接近于零,蛇行稳定性裕量明显不足,从而引起转向架的蛇行与车体菱形同步运动,导致车体菱形模态振动放大,发生车体的弹性异常振动现象;参数优化后,车体的菱形模态振动能量明显降低,有效抑制了车体弹性异常振动;Sobol'法可有效评估参数灵敏度,提高优化效率,可为车辆设计和参数优化等问题提供参考。

摘要：[目的]城市轨道交通列车在高架线路上运行时,横风对车辆运行的平稳性和安全性有较大影响,需要对横风作用下地铁车辆的动力学性能进行更为深入的研究。[方法]在MATLAB软件中分别采用3种经典的横风风载模型(定常稳态风载模型、瞬态中国帽风载模型及非定常随机风载模型)模拟动态风场,在SIMPACK软件中建立单节编组车辆的精细化刚体动力学模型,将3种风载模型作为外部激励分别施加到车辆上;对比分析了车辆在直线上运行时不同风载模型、不同风速、不同车速对地铁车辆运行平稳性的影响;从安全设计角度出发,选取非定常随机风载模型,对车辆在曲线上运行时的平稳性及安全性进行分析,探究了不同风速下车辆运行速度的安全域。[结果及结论]在横风作用下,地铁车辆车速、风速均对车辆的运行平稳性及安全性有显著影响。车辆高速运行时,风速对车辆的横向振动影响更为突出。3种横风风载模型中,非定常随机风载模型对车辆的平稳性影响最明显;基于对车辆平稳性及安全性的分析,给出了不同线路形态(直线或曲线)、不同风速下的车辆限速值。

摘要：[目的]当列车设计速度达到400 km/h等级后,车下流场环境会更加复杂,使得制动盘阻力、功率消耗加剧问题更加凸显,需要对该速度等级下列车制动盘散热筋的最优布置间距进行深入研究。[方法]基于圆柱型散热筋结构,通过有限元仿真手段建立模型,并输入了相关参数值。针对相邻两周散热筋的圆心距d周向设置了四个计算工况,针对相邻两周间的距离d径向设置了五个计算工况,分别计算不同d周向、d径向对制动盘温升、阻力及散热功率的影响,进而得到d周向及d径向的建议取值。[结果及结论]d径向=40 mm(即散热筋与制动盘边缘的距离同制动盘直径之比为0.75)时,制动盘温升达到最低值,制动盘的性能较优;散热筋直径为d周向的一半时,制动盘综合性能最优。

摘要：采用Mooney-Rivlin模型,建立了弹性车轮橡胶块非线性有限元本构模型,并仿真分析和计算了橡胶块运行过程中各工况下的应力和应变;研究了弹性车轮整体刚度与橡胶块使用寿命的关系。结果表明,为保证弹性车轮的使用安全性和经济性,弹性车轮径向刚度和轴向刚度设计范围应在100~200 MN/m和10~20 MN/m之间。

摘要：[目的]在列车调试过程中,高速磁浮维修基地钢制轨道梁可能因其特有的构造特性而产生较大振动,进而引发螺栓松动问题。此现象可能会导致轨道梁振动特性发生变化,而车轨耦合系统参数的变动又可能诱发列车和轨道的共振,进而对轨道结构造成潜在伤害。因此,需要探究螺栓松动对轨道梁结构振动的影响。[方法]在阐述试验设计方案及原理的基础上,深入探讨了螺栓松动对轨道梁轨道结构模态和动力响应特性的影响。在结构模态方面,分别采用脉冲激励和自然激励方式,对无载状态(即轨道空闲)及有载状态(即轨道被列车占用)下的轨道模态进行测试,利用随机子空间法进行模态辨识,最后通过稳定图分析了螺栓松动对两种状态下轨道模态的影响。在动力响应特性方面,在轨道上施加悬浮激励,螺栓在列车多次悬浮过程中逐渐松动,采集轨道梁的加速度响应信号,并在时域和频域两个方面对其进行了详细分析。[结果及结论]有载状态及无载状态下,螺栓松动均引起了模态频率的下降和振型的变化。在有载状态下,螺栓松动后阻尼比有较明显的增加。在静悬过程中,轨道梁与列车发生了共振,螺栓松动不仅影响了轨道梁的振幅,还改变了轨道梁振动的对称性。

摘要：针对部分机电产品在概念设计阶段未综合考虑客户和环境的需求,进而影响产品详细设计的问题,提出了一种基于功能—结构—客户和环境需求(function‒structure‒requirements of customer and environment,FSRce)模型的机电产品绿色概念设计方案生成方法。首先,从案例库中选择合适的功能和结构对现有产品设计树中的节点进行扩展和关联;同时通过数据挖掘、专家打分等方法获得产品的客户和环境需求重要度,以构建基于FSRce模型的产品概念设计空间。然后,先利用加权区间粗糙数法对客户和环境需求重要度进行分析,得到需求相对重要度,再运用模糊质量功能展开(fuzzy quality function deployment,FQFD)将需求相对重要度转化为产品的工程特性权重。最后,利用物元理论构建基于工程特性的产品物元域和各结构物元集,并结合工程特性权重得到各结构的满意度分值,通过比较满意度优选得到满足客户和环境需求的产品概念设计方案。以某小型工业吹风机为例,基于上述方法对其概念设计方案进行优化。相比于原始方案,优化后的吹风机在能源消耗上降低了15.38%,在碳排放上降低了15.32%,且客户满意度提高了44.66%,由此验证了所提出方法的可行性与有效性。所提出的方法为机电产品概念设计方案的生成提供了一种新思路,能更好地辅助设计人员实现对机电产品的绿色设计。