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產品和解決方案
路航科技立足于軌道交通車輛關鍵零部件在線監測和科研分析,進一步提高軌道交通車輛的健康監測水平、故障實時診斷和預測能力,實現車輛的全息化與信息融合的故障診斷與健康預測,從而確保列車的安全運行,提升車輛的信息化水平及智能化水平;同時,依據產品化科研研究的重大成果,研制軌道交通車輛車載監控設備、綜合檢測設備、維修維保設備以及通用設備,進一步提高軌道交通車輛的健康監測水平、故障實時診斷和預測能力,從而確保列車的安全運行;調研分析軌道交通車輛生產制造工藝流程、維修維保流程,研制測試試驗裝置,提高生產工藝和維修維保的可靠性和效率;為我國鐵路的發展提供相應的優質產品、綜合解決方案和綜合服務。

(1)軌道車輛(機車、動車組、地鐵車、網軌檢測車等)限界校核


限界是為保證機車車輛在鐵路路線上的運行安全,防止機車車輛撞擊鄰近建筑物和設備,而對機車車輛和接近線路的建筑物、設備所規定的不允許超越的輪廓尺寸線。車輛限界作為車輛尺寸的限定規范,對車輛結構的設計以及車輛運行線路的空間利用率具有重要的參考作用。

對于限界計算而言,車輛位移的主頻集中在低頻,所以采用多剛體動力學建模就能滿足工程要求。計算中只需要計算車體、構架、輪對中心的位置和姿態,然后通過幾何計算就能得到任意斷面任意控制點的坐標。對動力學計算每一步結果進行處理,得到每一步的車輛控制點輪廓,然后可以采用不同的方法得到最終輪廓。整個計算流程如下圖:

                          

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國家標準CJJ 96-2003《地鐵限界標準》給出關于由于制造誤差、磨耗等引起的車輛靜態橫向和垂向偏移量的計算方法,本研究室根據此標準編制計算程序。保證時速140公里市域車在現有路線上的安全運行,需要對其多種運行工況下的車輛動態包絡線進行校核。典型校核計算結果如下

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(2)時速500公里動車組牽引與車輛系統動力學性能研究


早期的輪對建模只考慮輪對縱向牽引與制動及其相關動力學影響,隨后建立的轉向架、車體、輪對之間的耦合關系模型雖然從整體較大考慮牽引制動對車輛的影響,仍然不夠全面。采用大功率牽引電機與新型牽引系統后轉向架動力學性能發生顯著變化,因此有必要從牽引角度研究車輛動力學性能。

    考慮牽引系統在內完整軌道車輛機電耦合模型結構如下

                          

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同時需要對機電進行控制(矢量控制或者直接轉矩控制典型研究如下圖所示,考慮牽引系統的模型能為設計工作提供更有價值的參考依據

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(3)軌道車輛滾動試驗臺動力學性能計算


車輛滾動試驗臺是客貨車輛運行穩定性和脫軌安全性試驗的大型試驗裝備,在其設計以及改進階段,需要進行建立動力學模型進行計算,對比不同設計方案,從而選擇最優的設計方案

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(4)高速動車組整備車模態有限元分析與修正


對于車體的疲勞強度仿真,需要準確的模態分析有限元模型。然而通常我們建立的有限元模型往往計算結果誤差較大因此我們需要根據試驗數據對有限元模型參數密度、模量進行修正利用修正好的模型去評估車體的疲勞強度


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(5)地鐵車輛ATC天線支架螺栓強度分析


車載設備的強度校核不僅僅參考國家標準,很多情況下依據實測數據評估機械結構的強度更為準確。我們通過線路實測關鍵零部件的振動加速度與動應力作為強度仿真的載荷輸入條件,得到更為準確的強度評估結果

    為防止ATC天線支架螺栓斷裂,廠家設計了三種不同的螺栓聯接方案(從左到右分別是方案一、、三


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運用有限元軟件計算螺栓的載荷,為螺栓疲勞強度計算提供依據。將實測加速度作為模型的載荷輸入,然后就可以求各個螺栓在垂向、橫向、縱向的拉力和剪力。


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有限元仿真分析表明:螺栓3在三種方案中的最大工作拉力都大于其他螺栓的拉力最大值;螺栓3在四顆螺栓中受力最大。因此由其計算評判出的疲勞強度要求可以代表相應天線安裝方案的疲勞強度。


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此外為驗證仿真結果,我們運用測力螺栓測量螺栓工作拉力。


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方案一中,螺栓3實測拉力大于預緊力,出現殘余預緊力為零,聯接件松動并產生沖擊載荷。通過對實測信號分析,信號的低頻周期約為1.2秒,正好是鋼軌接頭(焊縫)沖擊頻率,如上圖所示。在預緊力不足的情況下,過大的鋼軌接頭(焊縫)沖擊會造成螺栓松動。根據仿真與試驗結果,最終選擇優化方案三。


(6)強度試驗


現實國內外各種軌道車輛機械結構的強度測試,包括關鍵零部件如輪對、軸承、齒輪箱、萬向軸、車下懸掛設備以及車載設備振動加速度測試應力測試等。


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(7)線路試驗


實現國內外各種軌道車輛動力學性能測試,如輪軌力測試振動加速度測試關鍵部件動應力測試、運行阻力測試等。在長期我國動車組的動力學特性跟蹤試驗中,積累了豐富的試驗技術與人才儲備目前同時完成多條線路軌道車輛的動力學性能測試。


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