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100%低地板轻轨车辆强度与振动性能研究

孔新星  
【摘要】:低地板轻轨车辆以其方便残疾人和儿童上下车的人性化设计,适应多种载客需求的灵活化编组,站台线路可与既有公交系统无缝对接等优势,而倍受市场欢迎。近年来,国内许多机车车辆厂开始加大对低地板轻轨车辆研制的投入,因此,针对低地板车辆的强度分析方法与振动性能的研究具有重要的理论意义和广泛的工程应用价值。论文首先阐述了100%低地板轻轨车辆的发展历程,介绍了第三代低地板车的编组和铰接连接特点,分析了国内外研究现状,指出了针对结构强度与振动性能研究的重要的意义。然后,以某5节编组的100%低地板轻轨车辆为例对车体结构特点进行了分析,对模块之间的接口位置和方向进行了编号,提出了一种低地板轻轨车模块分离的强度计算方法。接着,基于EN12663和VDV152标准,将车体结构强度分析工况分为纵向载荷工况、扭转提升工况、加速度组合工况三类,根据每类工况的特点,建立了整车和各模块的力学平衡方程,基于该方程可实现各模块接口位置载荷及其方向的快速计算。分别从三类工况中选取一种工况,进行了与整车有限元模型计算的对比分析,从结构应力与模块接口位置载荷两个方面验证模块分离强度计算方法的可行性;研究了5节编组的100%低地板车辆振动性能,分析了铰接连接刚度对车体振动性能的影响以及车体振型和转向架振型的耦合关系,在此基础上对整车振动特性做出了评价。最后,基于VB软件,开发了用于计算五节编组的100%低地板轻轨车辆接口位置载荷计算程序,输入车体的主要设计参数,就可以快速的得到模块的接口位置各个方向的载荷,使得设计反馈速度大幅提高,为本方法的工程运用提供了快速、便捷的窗口。研究表明,单模块有限元法在保证了计算精度的前提下,可以大幅提高计算反馈速度,更有利于车体结构前期设计校核;当铰接刚度大于103N/mm以后,铰接刚度对整车振动性能影响可以忽略,本文研究的5节编组100%低地板轻轨车辆车体与转向架发生共振的可能性很小。


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