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基于灵敏度分析的动车组车体结构模态提升研究

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城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 45-50,56页

作者：杜彦品廖平赵景忠徐志鹏中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]为全面了解车体零件尺寸参数对车体模态的影响,对动车组车体模态灵敏度进行分析,以提升车体主要振动频率。[方法]根据灵敏度计算结果,制定了8种单变量厚度提升方案,进行车体结构主要模态对比分析;在此基础上,对主要振动模态影响... 详细信息

[目的]为全面了解车体零件尺寸参数对车体模态的影响,对动车组车体模态灵敏度进行分析,以提升车体主要振动频率。[方法]根据灵敏度计算结果,制定了8种单变量厚度提升方案,进行车体结构主要模态对比分析;在此基础上,对主要振动模态影响最大的零件进行两两组合,在质量增加不大的前提下,制定了3种提升方案来研究多变量厚度变化对车体主要振动模态的影响。[结果及结论]侧顶板、圆顶板、侧墙板、侧墙梁柱、车顶弯梁、波纹地板和底架边梁的厚度对车体主要振动模态的灵敏度较高;增加以上单变量影响因素的厚度和多变量影响因素的厚度,车体结构主要振动模态频率相对于原结构均有一定提升;与单变量厚度影响因素方案相比,多变量厚度提升方案的各振动模态频率均有所上升,但变化幅值较小,大大低于2个单变量厚度影响因素单独对车体模态影响的叠加。

关键词：动车组车体结构灵敏度模态

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制动系统管路管夹位置灵敏度分析与优化设计

城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 194-198,203页

作者：顾海浩鄢艳丽章义中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]在轨道车辆制动系统制动管路设计阶段,优化管夹的支撑位置可以使制动管路有效避开车体等激振频率,进而降低管路振动松脱的风险,故需对其优化方案进行研究。[方法]以城市轨道交通车辆某段制动管路为例,创建了车体和制动管路的有限... 详细信息

[目的]在轨道车辆制动系统制动管路设计阶段,优化管夹的支撑位置可以使制动管路有效避开车体等激振频率,进而降低管路振动松脱的风险,故需对其优化方案进行研究。[方法]以城市轨道交通车辆某段制动管路为例,创建了车体和制动管路的有限元模型,得到了车体和制动管路的固有频率;基于灵敏度分析方法,以管夹位置为设计变量,获得了对制动管路固有频率影响较大的4个管夹位置参数;同时,以制动管路固有频率远离车体固有频率范围为优化目标,建立优化模型;基于遗传算法对4个管夹位置参数进行优化。[结果及结论]通过优化设计实现了制动管路固有频率的调节;对比不同优化方案的效果发现,优化方案2可以有效使制动管路避开车体固有频率范围,达到了避振效果。

关键词：轨道车辆制动管路管夹位置灵敏度遗传算法

基于柔性车体的地铁车辆垂向耦合振动规律研究

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城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 35-39,44页

作者：韦海菊王日艺中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]由于列车运行速度的提高和轻量化设计,使轮轨之间的动态作用力增大,从而使车辆中各部件之间振动加剧,严重影响着动力学性能,故需研究转向架与柔性车体之间的垂向耦合振动的规律。[方法]以某型号地铁车辆为研究对象,建立其包含柔... 详细信息

[目的]由于列车运行速度的提高和轻量化设计,使轮轨之间的动态作用力增大,从而使车辆中各部件之间振动加剧,严重影响着动力学性能,故需研究转向架与柔性车体之间的垂向耦合振动的规律。[方法]以某型号地铁车辆为研究对象,建立其包含柔性车体的刚柔耦合模型,通过相关测点的平稳性指数来研究车体结构模态与转向架悬挂模态之间垂向振动耦合关系。[结果及结论]结果表明,仅考虑车体一阶垂弯模态,当转向架的浮沉、点头频率与车体垂向一阶弯曲频率相近时,会引发柔性车体与转向架耦合共振现象,其中中部测点所受影响最大。仅考虑车体菱形变形模态和一阶扭转模态时,不会出现转向架与柔性车体耦合共振现象,但二者会受到轨道激扰共振效应现象的影响。考虑车体组合结构模态时,车体中部测点受一阶垂弯振型的影响最大,会发生柔性车体与转向架耦合共振现象;而转向架上方的车体测点则容易受到车体一阶扭转模态的影响,在部分速度级别下会发生模态共振效应。

关键词：地铁车辆刚柔耦合垂向耦合振动运行平稳性一阶垂弯

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轨道车辆不锈钢点焊结构疲劳性能研究

城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 122-126,133页

作者：梁炬星孙佳中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]为了提升不锈钢车体的抗疲劳性能,获取点焊接头的疲劳特性曲线,进而对不锈钢点焊车辆疲劳分析及结构设计进行指导,需对轨道车辆不锈钢点焊结构疲劳性能进行研究。[方法]归纳总结了某现有车型点焊接头的类型,并根据点焊接头的特点... 详细信息

[目的]为了提升不锈钢车体的抗疲劳性能,获取点焊接头的疲劳特性曲线,进而对不锈钢点焊车辆疲劳分析及结构设计进行指导,需对轨道车辆不锈钢点焊结构疲劳性能进行研究。[方法]归纳总结了某现有车型点焊接头的类型,并根据点焊接头的特点,制作了不锈钢电阻点焊对接接头试样和电弧击穿焊对接接头试样;根据点焊及金属材料疲劳失效原理,利用有限元分析和试验手段,对不锈钢点焊接头疲劳性能进行了试验验证及对比分析。[结果及结论]得到了12种不同类型点焊接头的载荷幅值-循环次数曲线;通过失效分析可判断出试样开裂是由焊缝热影响区表面起始,且疲劳开裂的起始与钢板表面存在沿晶的裂纹状缺陷相关;总结了焊接类型和板厚参数对于接头疲劳寿命的影响,即板厚组合相同,选择电弧击穿焊的焊接方式会使接头获得更高的疲劳寿命;焊接类型相同,板厚较大的接头,疲劳性能较优;若两板厚度相较另一类接头一大一小,则两板厚度差值较大的一方,在低载荷幅值下疲劳寿命更长,但若超出某一限值,两板厚度差值较小的一方疲劳寿命会更长。

关键词：轨道车辆电阻点焊电弧击穿焊疲劳试验失效分析

地铁列车地板铝型材结构参数的轻量化隔声特性影响研究

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城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 96-101页

作者：李拥军林维仁中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]轻量化和低噪声是当前轨道交通的发展趋势,实现地铁列车地板型材结构的轻量化低噪声设计对提高乘车舒适性具有重要意义。[方法]基于FE-SEA(有限元-统计能量分析)混合法建立地铁列车地板铝型材结构隔声特性预测模型,将仿真与测试... 详细信息

[目的]轻量化和低噪声是当前轨道交通的发展趋势,实现地铁列车地板型材结构的轻量化低噪声设计对提高乘车舒适性具有重要意义。[方法]基于FE-SEA(有限元-统计能量分析)混合法建立地铁列车地板铝型材结构隔声特性预测模型,将仿真与测试结果进行对比验证模型有效性,分析地板铝型材结构的筋板角度、筋板厚度、上下板厚度4个参数对其隔声特性的影响,并以质量定律的轻量化原则为判定标准对4个结构参数进行选择,确定优化结构,最终实现地板铝型材结构的轻量化声学优化。[结果及结论]结果表明,在所列举的铝型材结构参数优化结构中,选择筋板角度为47°、筋板厚度为2.0 mm、上板厚度为2.7 mm、下板厚度为2.7 mm时,单位面积结构质量减小1.18 kg/m^(2),整节车厢地板质量可减小约70.8 kg,而计权隔声量仅减小0.3 dB,其轻量化声学优化效果更好。可为地铁列车地板铝型材结构的轻量化降噪优化设计提供参考。

关键词：地铁列车地板型材结构 FE-SEA 轻量化质量定律隔声特性

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空调系统对地铁车内噪声影响与优化分析

城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 102-109页

作者：时蒙刘林林周飞中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]地铁车内噪声影响着乘车的舒适性,其中空调系统对地铁车辆车内噪声的影响不容忽视,因此有必要对相关问题进行研究,以期提高乘客的乘车体验感。[方法]基于SEA(统计能量分析)法,建立了地铁列车车内噪声仿真模型,并结合空调机组实测... 详细信息

[目的]地铁车内噪声影响着乘车的舒适性,其中空调系统对地铁车辆车内噪声的影响不容忽视,因此有必要对相关问题进行研究,以期提高乘客的乘车体验感。[方法]基于SEA(统计能量分析)法,建立了地铁列车车内噪声仿真模型,并结合空调机组实测声源数据,进行仿真计算;研究了空调机组对车内噪声影响及优化方法。[结果及结论]在静置工况下,空调噪声对车内噪声影响最大;在运行工况下,由于动车受到牵引系统噪声的影响,空调系统对拖车车内噪声的影响比动车大;随着地铁运行速度的提高,轮轨噪声占主要成分,空调对车内噪声的影响降低;空调系统对车内噪声影响主要在400 Hz以下的中低频段,而在400 Hz以上频率成分主要由轮轨噪声及牵引系统噪声导致。地铁车辆空调系统送风口对车内噪声贡献量较大,通过优化送风口可显著降低该地铁车内噪声。

关键词：地铁空调系统车内噪声

一种遗传算法的城市轨道列车节能控制策略研究

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城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 16-19,24页

作者：高琦梁化典漆林中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]城市轨道交通在运营过程中会产生大量能耗,其中列车运行的牵引能耗具有较大优化空间,因此亟需研究一种面向列车牵引节能的控车策略。[方法]首先,建立列车运行的动力学方程,并定义了列车运行过程的约束条件;其次,对列车牵引能耗优... 详细信息

[目的]城市轨道交通在运营过程中会产生大量能耗,其中列车运行的牵引能耗具有较大优化空间,因此亟需研究一种面向列车牵引节能的控车策略。[方法]首先,建立列车运行的动力学方程,并定义了列车运行过程的约束条件;其次,对列车牵引能耗优化策略进行分解建立目标函数,并基于遗传算法模型对列车运行能耗在不同区间分配和区间最优巡航速度进行求解;然后,通过遗传算法的交叉变异过程,得出节能效果最优的驾驶速度推荐曲线;最后,通过Matlab软件搭建仿真模型并采用真实的线路列车参数和运营数据,模拟列车的站间运行过程。[结果及结论]试验结果表明:基于遗传算法模型的控车策略相较于传统固定工况序列的控车策略,在牵引节能指标上有了显著提升。

关键词：城市轨道交通列车牵引能耗遗传算法节能控制

地铁车辆铸造零件铆接间隙类别的远场涡流检测方法研究

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城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 87-90页

作者：孟鹤夏宁魏培欣中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]铆接质量问题无法直观判断,通过采用远场涡流探伤检测方法,可检测铆接结构件内部质量缺陷,以期为产品质量检测提供理论和技术支撑。[方法]在不破坏工件的基础上进行铆接质量检测及判别间隙类型;针对轨道车辆铆接结构件的中板间间... 详细信息

[目的]铆接质量问题无法直观判断,通过采用远场涡流探伤检测方法,可检测铆接结构件内部质量缺陷,以期为产品质量检测提供理论和技术支撑。[方法]在不破坏工件的基础上进行铆接质量检测及判别间隙类型;针对轨道车辆铆接结构件的中板间间隙和铆钉孔间隙,分别开展了远场涡流检测试验;选取地铁车辆抗侧滚扭杆座与车体底架边梁铆接工作试件,开展了涡流探伤试验研究。[结果及结论]从三组实验结果可知:根据相位角的范围可区分铆钉与孔的间隙和板间间隙类别,孔间间隙的相位幅值范围为60°~90°,板间间隙的相位幅值范围为0~10°。

关键词：地铁车辆铆接远场涡流检测

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面向轨道车辆车体表面质量的检修工艺技术

城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 199-203页

作者：郑立薛萍陈俊曾力荣熊旭石付广中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]针对人工对轨道车辆车体表面进行打磨作业后,油漆缺陷部位需进行找补时,因车辆运用环境不确定性及车体表面油漆失效程度不同,导致表面检修作业过程难以管控,且工艺不稳定等问题,需研究面向轨道车辆车体表面质量的检修工艺技术。[... 详细信息

[目的]针对人工对轨道车辆车体表面进行打磨作业后,油漆缺陷部位需进行找补时,因车辆运用环境不确定性及车体表面油漆失效程度不同,导致表面检修作业过程难以管控,且工艺不稳定等问题,需研究面向轨道车辆车体表面质量的检修工艺技术。[方法]建立轨道车辆车体打磨机器人工艺系统,采用视觉传感器依据车体表面打磨路径获取表面油漆黄斑、划痕、脱落等缺陷并进行图像处理;变换为油漆缺陷区域中心坐标,运用“九点法”对机器人进行手眼标定并求出变换矩阵;将图像采集的中心坐标转化为机器人工作空间坐标,以路经最短原则运用改进自适应遗传算法对机器人坐标进行路径优化;形成机器人车体表面缺陷打磨最优路径。[结果及结论]该系统能够根据获取图像自动提取缺陷区域中心坐标,并转化为机器人工件坐标系内的末端移动坐标,通过改进自适应遗传算法优化机器人缺陷打磨路径,改善人工作业效率的同时提升车体表面质量检修工艺稳定性。

关键词：轨道车辆图像处理遗传算法路径优化