轨道交通车辆转向架模块化配置设计方法

转向架如何实现多样化和个性化需求下的快速定制设计是轨道车辆研发过程中的难点。针对目前转向架快速定制设计尚缺乏系统化的方法和工具问题,提出了一套基于模块化配置的转向架快速定制设计方法,并开发了对应的设计原型系统。在基于通用物料清单(GBOM)的转向架产品族信息模型的基础上,结合多层级三维骨架模型和模块配置设计过程模型,构建了扩展的转向架配置模型。以扩展的配置模型为基础,基于实例推理技术与参数化设计技术,提出了一套系统化的转向架配置设计流程,实现了个性化需求驱动下转向架的快速定制设计。此外,开发了轨道车辆转向架模块化配置设计的原型系统,并进行了企业试用,试用结果验证了所提方法的可行性与有效性。     

地铁车辆转向架柔性产品平台设计方法研究

为有效解决地铁车辆转向架研发面临的需求适应性差、零部件重用率低等问题,基于多属性决策、关联设计等技术,提出一种地铁转向架柔性产品平台设计方法.该设计方法定义了地铁转向架柔性产品平台的内涵,分析了基于多属性决策方法的通用模块构建方法,以及基于关联设计技术的柔性模块构建方法.以A型地铁转向架产品为例,验证了该方法的有效性、可行性与实用性.     

基于CATIA CAA软件平台的高速列车转向架三维骨架设计

随着高速列车的多样化发展,需要调整转向架结构以适应新的需求。基于自顶向下的设计思想,针对如何实现转向架参数变更的有效合理传递问题,提出了一种高速列车转向架三维骨架设计方法,以解决零部件之间的参数变更影响。首先,分析现有高速列车转向架的功能模块变更;然后在CATIACAA软件平台上以顶层基本骨架(TBS)为设计核心,建立三维参数化骨架模型;最后以某轴箱弹簧参数化设计为例,验证了设计方法的可行性和骨架模型的正确性。     

面向虚拟样机的车辆转向架设计自动化及属性获取

样机数字化模型和性能虚拟试验是铁路机车车辆虚拟样机工程的核心。围绕铁路机车车辆虚拟样机的产品模型,在开放式的CAD平台上,采用模块化和组件的技术思想,以机车车辆关键部件转向架为对象,研究机车车辆产品三维参数化设计的自动化方法。由模型数据基于Parasolid的数据交换,将模型无缝转到CAX-A的CAD系统,并获取零部件的属性数据。在CAD设计软件SolidWorks系统中,用户通过客户应用程序对组件对象模型及其属性进行操作;在自己开发的应用软件中实现诸如选择、创建实体、零件调入等功能。运用这些功能,可以方便地操纵CAD软件内部的几何实体,进行参数控制,从而实现零件和装配的自动化设计。     

基于ADAMS的列车系统参数化建模的二次开发研究

近年来许多学者开始利用虚拟样机技术来研究列车系统的动态性能,但是由于列车模型的复杂性,所建模型都比实际模型简化了许多。鉴于此,对铁道车辆模块ADAMS/Rail进行了二次开发研究,在该模块中添加了大量的车体、转向架、轨道的各种模板,并且建立了列车系统参数化建模的对话框,以及各种用来参数化仿真研究的对话框,开发出了基于该模块的列车系统参数化建模专用模块。最后通过实例建模说明了利用该模块建模过程更加简单快捷,所建模型更加完善。     

列车转向架数字孪生建模仿真关键技术研究

为全面推进数字列车的工程化应用,以数字转向架建设为突破点开展数字孪生建模仿真关键技术研究,实现物理实体与数字孪生体之间的虚实交融,进一步提升转向架故障诊断及健康管理的有效率和准确率。转向架数字孪生体是一个数据驱动的多学科、多物理、多尺度、高保真度的虚拟模型,模型的输入为自身结构参数、车载在线监测系统数据、车库定期检修数据等多源数据,输出为实时动态展示的动力学性能评价指标(如脱轨系数和轮重减载率)、结构强度指标(如应力和累积损伤),能反映并预测转向架全寿命周期内的动力学及强度性能,从而革新现有的转向架运营维护模式。提出一种转向架数字孪生体建设的框架结构,可实现动力学、结构强度关键技术指标的实时动态展示与反馈设计功能。论述转向架孪生体建模的四大关键技术及技术路线,给出转向架动力学孪生子模型、结构强度孪生子模型的仿真方法及步骤,对比分析多种仿真试验设计方案并给出一种最优建议方案。提出一种基于深度学习神经网络的代理模型技术路线,并通过轮对的轮轨力预测、轮对应力预测案例验证模型的有效性及准确性。研究成果可用于指导构建列车转向架数字孪生工程应用的核心模块,并将其部署在地面中心。     

高速列车转向架设计变更分析

设计变更是高速列车转向架全生命中期中必不可少的一个重要环节,但是设计变更往往不是单独发生的,而是会通过结构模块之间的相互关系进行传播。为解决转向架在设计变更过程中,变更模块对转向架总体影响程度的计算问题,提出一种基于网络层次分析法(ANP)的计算方法。该方法通过有向图建立设计变更模型,并将设计变更模型转化为数值化的相关度矩阵,最后通过相关度矩阵和ANP计算变更模块时转向架总体的影响重要程度。     

铁路全程物流服务措施配置方案的优化

根据铁路全程物流作业的特征,将"门到门"全程物流服务过程划分为11个作业环节;基于公理化设计理论,提出"物流环节—服务措施—参数属性"的铁路物流服务措施配置机理。对每个作业环节,采用专家打分法,从成本、时间、服务质量3个维度对各备选服务措施的匹配度进行打分,形成专家打分表;针对每个备选服务措施,将打分表中的1个分值作为1个决策对象,采用多属性群体决策粒计算方法进行粒子划分、权重计算和综合评分计算;从所有备选服务措施中选取综合评分最高的备选服务措施作为该环节的最佳服务配置方案。在此基础上,以全程作业时间最短为优化目标,构建多环节物流服务措施优化配置的线性规划模型,采用分支定界算法对模型求解,得到多环节全程物流服务措施的配置方案。以1批上海至北京的货物"门到门"全程物流服务为例,验证了服务措施优化配置方法的有效性和合理性。     

以可靠性为中心的维修在地铁车辆转向架系统中的应用

介绍以可靠性为中心的维修(RCM)的分析思路及方法,并以无锡地铁2号线地铁车辆转向架系统为例进行RCM分析,根据各模块的功能进行子系统划分,通过选取故障模块的样本进行筛选、分析,根据RCM理论,对转向架系统进行量化的分析研究,将各模块的故障模式标准化。针对故障模式进行原因分析,制定解决措施,划分故障等级,并对故障最终影响进行评估。在此基础上提出转向架系统的维修优化策略,并对维修策略结果进行验证,为转向架系统维修提供决策参考。     

转向架-车体-座椅系统垂向动力学模型及分析

应用系统工程的方法,将座椅系统与传统轨道客车系统作为一个整体大系统加以考察,建立轨道客车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并推导模型的振动微分方程;根据转向架-车体-座椅耦合系统垂向振动微分方程组,通过变量变换,给出轨道客车转向架-车体-座椅系统垂向动力学模型的数值分析方法。通过与传统轨道客车垂向动力学模型得到的垂向随机响应进行对比,验证轨道客车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型的正确性,该研究为轨道客车的振动特性分析及车辆悬挂系统参数和座椅悬置系统参数的优化设计提供了模型参考。     

轨道车辆金属橡胶件参数化建模及仿真分析方法研究

金属橡胶件广泛应用于轨道车辆转向架上。为了缩短金属橡胶件研发周期,提高设计效率,文章提出了基于模型重建与专家分析经验封装的有限元模型参数化建模方法,并基于该方法实现了金属橡胶件分析模型的参数化与仿真分析流程的自动化,同时开发了SRI叠层弹簧刚度计算模块,通过对某一系橡胶弹簧试验结果与模块计算结果的对比,验证了方法的有效性。     

5T系统整合中基于模型驱动的Web服务组合方法研究

针对5T系统整合流程复杂、多变的特点,提出基于模型驱动的Web服务组合方法。该方法采用面向服务的架构,通过Web服务的组合实现对5T系统的整合。在Web服务组合过程中,以建模代替编码,建立模型到代码的映射机制,实现代码的自动生成。给出对Web服务组合模型的描述规则,并通过将平台相关模型由UML格式文档转换成XML格式文档、再转换成代码的方法,实现代码映射。以5T系统踏面擦伤报警评判及维修指导流程为例,建立了5T系统报警评判和故障处理的流程模型。实例表明:该方法可有效降低5T系统整合的复杂性,提高系统的适应性以及跨平台互操作能力。     

基于CATIA二次开发的转向架构架参数化建模

转向架构架结构复杂,对其参数化设计分侧梁和横梁两个模块进行。以某型车转向架构架为基体,提取构架的控制参数,基于这些参数,应用VB环境下CATIA二次开发的自动化技术,搭建构架的参数化建模平台。平台中参数可由人工输入,构架模型自动生成,缩短了设计阶段的建模周期。     

CRH_3型动车组转向架性能提升研究

通过分析CRH3型动车组系统悬挂参数、质量参数、轮轨参数对临界速度的灵敏度,并针对敏感参数进行转向架蛇行运动稳定性的影响分析,探明导致构架横向加速度报警的根源,提出转向架性能提升方案,经线路试验验证确认要因并改进,为后续转向架设计优化提供参考及依据。     

基于振动场的转向架悬挂件强度设计

以振动场下转向架悬挂件强度设计为研究对象,分析了静强度方法的不足。基于转向架端部悬挂件真实受力情况,提出了一种更符合实际的动强度设计方法,并以转向架端部悬挂支座为实例,具体阐述转向架悬挂件强度设计新方法。实例分析表明,采用动强度方法所得应力超出静强度方法67.6%,更符合悬挂件的真实应力情况。     

新型转向架参数测定试验台的研制

为确保转向架的性能安全和经济运行,研制了新型转向架参数测定试验台。基于铁道车辆转向架的特点,介绍了转向架参数测定试验台的测试原理、主要结构、功能等,进行了转向架参数测定试验台的机械系统、液压及控制系统和测试系统的设计,实现了铁道车辆转向架的三向刚度同时测定及几何结构尺寸参数测定等功能。     

铁道车辆转向架构架可靠性参数灵敏度分析

运用概率分析方法建立某转向架构架的参数化有限元模型。选取构架的材料属性、几何参数和载荷等作为随机变量,通过统计分析得到其分布参数。用构架母材和焊缝部位疲劳薄弱处的最大主应力和其许用疲劳强度建立疲劳强度可靠性失效状态函数。基于蒙特卡罗数值模拟方法,计算转向架构架的可靠度及参数灵敏度。分析结果表明:在所选择的随机变量中,空气弹簧部位的载荷变量和材料的许用疲劳强度变量对构架的疲劳强度可靠性影响较灵敏,而板厚变量和局部的载荷变量对构架的疲劳强度可靠性影响不显著。提出了转向架构架可靠性优化设计的建议。     

应用响应面方法进行200km/h转向架阻尼器参数的优化研究

以我国铁路应用的 2 0 0km/h客车为实例 ,应用响应面优化方法 ,进行 2 0 0km/h转向架悬挂系统的阻尼器参数优选。首先应用ADAMS/Rail进行 2 0 0km/h客车的动力学仿真计算 ,将计算结果与试验比较 ,验算了模型的准确性。然后 ,应用响应面优化法对其阻尼参数进行优化 ,将得到的最优参数应用到ADAMS建立的仿真模型中 ,得到了更好的舒适性     

高速动车转向架动力学性能SIMPACK仿真建模与分析

针对高速动车转向架动力学性能的影响因素缺乏综合分析,提出一种基于SIMPACK的高速动车转向架动力学性能仿真建模与分析方法。以高速动车安全舒适运行需求为目标,根据高速试验列车客车强度及动力学性能规范,构建高速动车转向架动力学性能评定的指标,并研究基于SIMPACK的转向架动力学性能仿真评价及其实现流程。以CRH2型动车组为例,建立其转向架及车体的动力学仿真模型,具体分析四类车轮踏面类型和五类一系及二系悬挂系统等主要影响因素,提取CRH2型高速动车稳定及平稳运行的重要特征参数,为高速动车组转向架的动力学设计及优化提供支持。     

出口阿根廷宽轨内燃动车组动力转向架研制

根据客户要求,在借鉴国内外宽轨转向架先进设计理念的基础上,研发、制造了阿根廷内燃动车组动力转向架和非动力。本文介绍了阿根廷内燃动车组宽轨动力转向架主要技术特点、主要技术参数、主要结构特点,并阐述了新研发的动力转向架优点及设计理念。通过用ANSYS关键部件进行有限元计算和用Simpack参数。