仿真技术专题

• 车体结构强度仿真分析方法优化研究

  金希红;陆军;朱云;李祥涛;

  为了真实模拟机车车辆车体结构的承载工况，准确评估其安全性，文章阐述了车体结构的实际承载情况及运用需求，结合欧盟铁路互联互通技术规范（TSI）认证经验，从仿真工况的设定、结构的仿真建模方式和安全性评估方法等方面对车体结构强度进行分析，并提出了各相应的优化建议。

  2023年05期 v.46;No.248 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1440K]
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• 基于响应面法的高速列车流线型头型减阻仿真研究

  刘加利;于梦阁;徐忠宣;陈大伟;

  高速列车流线型头型参数化优化设计时，需要在每个迭代步内进行计算流体力学（CFD）计算，优化过程非常耗时。文章从高速列车流线型头型的三维参数化模型、列车空气动力学数值模型和近似仿真模型，以及气动阻力优化等方面，详细阐述了基于响应面法的高速列车流线型头型减阻优化设计方法。利用响应面法建立的设计变量和高速列车气动阻力之间的近似仿真模型，可提升优化设计周期，且气动阻力的预测值与实际值的误差小于1.0%，满足工程计算精度要求。相比原始流线型头型，优化后的列车气动阻力减少3.64%。

  2023年05期 v.46;No.248 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1791K]
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• 变流器高低压传导干扰耦合仿真研究

  闵建军;张成董;包武林;朱柄全;

  变流器中存在有高压和低压电路，其中高压电路在运行过程中产生强电磁干扰，不可避免地耦合到低压电路中。为此，文章研究了变流器中的高低压耦合机理，理论分析了高压电路直流部分、交流部分对低压电路的耦合特征，并通过建立高低压耦合仿真模型，验证了干扰耦合路径及理论分析的正确性，为变流器高低压耦合设计、系统阻抗设计提供依据。

  2023年05期 v.46;No.248 14-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2227K]
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• 不同车高时速400公里高速列车对隧道初始压缩波的影响特征

  侯文斌;马瑶;谢新雨;孙琦;梅元贵;

  高速列车驶入隧道时产生初始压缩波并向隧道出口方向辐射形成压力脉冲波，影响居民的身心健康，带来了严重的环境问题。文章以国内时速400公里的高速列车为研究对象，基于CFD（计算流体动力学）软件搭建三维数值模拟计算模型，研究高速列车驶入隧道时产生初始压缩波最大压力梯度值的时空演变过程，并分析比较不同车高和在隧道洞口增加缓冲结构对隧道初始压缩波的影响。模拟计算结果显示：车高越高，高速列车驶入隧道时产生的初始压缩波压力峰值越大，对应的最大压力梯度值也越大；隧道洞口设置缓冲结构时，不同车高对初始压缩波最大压力梯度值的影响规律与无缓冲结构情况下基本保持一致，但最大压力梯度值大幅下降。

  2023年05期 v.46;No.248 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2393K]
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• 桥梁跨距对车辆运行平稳性的影响研究

  张波;沈龙江;刘国云;舒瑶;袁玄成;蔡宇祥;

  针对某车辆通过高架桥时的异常振动问题，文章开展了线路动力学试验研究，测试对比了不同速度、不同载重、空簧正常和失气等工况下的振动情况，发现30 m桥梁跨距固定波长下车桥耦合共振是导致车辆垂向振动异常的原因。为了找出抑制异常振动的有效措施，建立了车辆动力学模型，并仿真研究了关键参数对车辆垂向平稳性指标的影响规律。研究结果表明：降低二系空簧垂向刚度或提高二系垂向阻尼可以改善车辆在高架桥上的垂向平稳性指标，避免刚体模态共振。

  2023年05期 v.46;No.248 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2413K]
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• 某符合TSI的双层动车组振动模态匹配设计与优化研究

  谢红兵;张宝珍;周安德;郭冰彬;王永;张坤;

  文章针对某符合TSI（欧盟铁路互联互通技术规范）的双层动车组振动模态匹配设计和振动舒适性问题，首先，建立车体整备状态下的有限元模型和基于弹性车体的整车刚-柔耦合动力学计算模型；其次，开展整备状态下车体结构整体与局部模态计算，得到Mc车模态频率规划表；最后，对整车振动舒适性进行优化仿真与试验研究。结果表明：模态频率规划表能有效实现车体与车内设备模态频率的合理匹配，可避免车体承载结构、车体局部结构及其各子系统发生共振；通过转向架悬挂参数及车体地板刚度优化，整车振动舒适性指标提升了0.5～0.8，有效提升了旅客乘坐舒适性。

  2023年05期 v.46;No.248 32-36+61页 [查看摘要][在线阅读][下载 2604K]
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• 双层动车组客室-风道整体精细化建模仿真及优化研究

  朱颖谋;刘慧芳;杨天智;李行;施柱;李中意;刘智远;

  文章针对双层动车组客室内流场气流组织特性及设计难点，对客室-风道整体进行精细化建模，并评估了空调风道系统初始设计情况下的客室送风均匀性和气流组织特性，分析可优化的区域；基于分析结果，对双层动车组多层复杂风道结构内部进行了结构优化设计，并对风道优化后的双层动车组客室内流场气流组织特性进行仿真计算验证。结果表明：空调风道局部区域优化设计后，客室各风道的送风均匀性、客室区域微风速场及客室各层的风量分配都有改善，客室各层区域的送风量与设计目标理论风量更加接近。

  2023年05期 v.46;No.248 37-43+66页 [查看摘要][在线阅读][下载 3030K]
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• 轨道车辆头罩虚拟装配技术研究

  马明明;黎运阳;刘益武;周延锋;袁海;

  虚拟装配技术是提升轨道车辆大尺寸部件装配精度并进行尺寸控制的有效方法。文章针对某地铁车辆司机室，利用高精度三维扫描仪获取骨架与头罩两个子装配体装配面的三维形貌图，采用最佳拟合对齐、平面对齐和手动对齐三种方法进行虚拟装配，得出装配间隙和垂直面差。结果显示，在设置10 mm偏置（粘胶厚度）情况下，采用最佳拟合对齐法的装配间隙分布在4.906～17.156 mm，垂直面差分布在4.807～6.374 mm。而采用平面对齐法时，部分区域装配间隙为负值，这表明装配存在干涉。通过手动对齐法对子装配体进行平移或旋转后，又可避免装配干涉，且装配间隙分布在4.654～16.519 mm，与最佳拟合对齐法基本一致，证明了不同对齐方法虚拟装配结果的自洽性。对该司机室骨架和头罩进行实物装配，装配间隙偏差较大的区域与虚拟装配结果基本一致，证明了虚拟装配结果的真实性和有效性。

  2023年05期 v.46;No.248 44-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2125K]
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• 基于电磁作用机理的轮轨增黏装置仿真研究

  李健;应之丁;罗浩田;

  针对高速列车轮轨黏着力不足的问题，文章提出了一种基于电磁作用机理改善轮轨黏着关系的轮轨增黏装置，介绍和分析了该装置的基本结构和增黏机理，并从磁化效果、磁热耦合和交流退磁等方面进行了仿真，推导出用以量化轮轨增黏装置增黏效果及自身性能的综合评价指标。

  2023年05期 v.46;No.248 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1992K]
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• 市域快速列车空气阻力研究

  张坤;陈三猛;何旭升;周安德;陈爱军;于建顺;

  文章以广州某市域快速列车为例，对列车以160 km/h运行在明线和隧道两种场景下的空气阻力进行研究，比较分析了各节车辆及部件的阻力、阻力系数和占比。研究结果表明：市域列车在明线和隧道运行时，头尾车受到的空气阻力最大；在列车各部件中，车体所受空气阻力最大，转向架次之，受电弓最小；隧道运行时列车所受空气阻力达到明线运行时的2倍以上，其中头尾车的空气阻力增幅最大，同时车体、转向架和受电弓的空气阻力也有较大增幅。

  2023年05期 v.46;No.248 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1492K]
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• 轨道车辆地板结构耐火性能仿真研究

  韩宏杰;刘晓波;彭丽明;邱昂;

  为了研究轨道车辆地板结构的耐火性能，文章以动车组地板隔断为例进行了耐火试验，并基于有限元方法建立仿真模型，模拟计算耐火试验条件下地板结构的温度变化。对比仿真与试验结果可知，两者具有较好的一致性。进一步分析地板的结构和材料对耐火性能的影响，结果表明地板内部金属结构的高导热系数和温度不均匀性，是导致其耐火性能降低的重要因素。

  2023年05期 v.46;No.248 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K]
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• 动车组变压器柜体的结构强度仿真分析

  丁杰;许建彬;李泽华;邓理东;

  为评价某动车组变压器柜体的结构强度，文章详细介绍了车辆设备的结构强度评价方法，并基于EN 12663-1:2014标准规定的静载荷工况和疲劳载荷工况进行了仿真计算。采用材料利用系数评价变压器柜体的静强度安全裕量，利用VDI 2230-1:2014标准提供的7个安全系数指标评价螺栓连接安全性，利用DVS 1612:2014标准提供的许用疲劳强度值和焊缝疲劳强度利用系数评价变压器柜体的焊接疲劳性能，采用模态分析得出的固有频率和模态振型特征评价变压器柜体的刚度。结果表明，变压器柜体的结构强度满足标准要求，且具有较高的固有频率，可以规避车体低频振动带来的影响。

  2023年05期 v.46;No.248 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
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简讯

• “中车造”首列墨西哥城轻轨列车下线

  李禹潜;

  <正>2023年9月9日，中国中车为墨西哥城电动交通局（STE）研制的首列铰接式轻轨列车在中车株机公司下线。这是“中车造”轻轨列车首次服务墨西哥城，可满足城区蜿蜒曲折的线路条件和大客流出行需求。列车最高运行速度为80 km/h,4节编组时最大载客量约876人，其主要技术特点如下。1）列车采用具有完全知识产权的铰接式转向架，可适用于最小水平转弯半径25 m，最小竖曲线半径250 m的复杂既有线路。

  2023年05期 v.46;No.248 56页 [查看摘要][在线阅读][下载 718K]
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研究开发

• 一种碳纤维复合材料头罩的研制

  廖庆华;秦锋;罗乐;王刚;向龙;汪文斌;

  文章以广州市轨道交通十八号线城际动车组为例，介绍了一种碳纤维复合材料头罩的研制过程。首先，从结构、性能要求等方面对列车碳纤维复合材料头罩进行产品分析；然后，通过研究阻燃剂含量、树脂含量、碳纤维织物对碳纤维复合材料力学性能的影响，确定其性能参数，从而制作试样并测试其力学性能；接着，基于力学性能测试结果对头罩结构仿真结果进行校核，在具备足够安全系数的基础上，对头罩结构进行优化，并对头罩模具结构设计和成型工艺进行具体分析；最后，对头罩的重量及性能指标进行测试。结果表明：在满足列车头罩性能要求的情况下，本研究采用的真空导入成型工艺比传统的热压罐成型工艺具备更优的性价比，且制备的碳纤维复合材料头罩相比玻璃纤维复合材料头罩可减重约20%。

  2023年05期 v.46;No.248 73-78+93页 [查看摘要][在线阅读][下载 2454K]
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• 基于MULTIPROG的TCMS数据协议配置工具设计与实现

  吕锋;曹建平;叶锋;

  传统的列车控制与管理系统（TCMS）软件数据协议配置方式主要依靠人工进行，配置过程繁杂、低效且易错。针对该问题，文章提出基于MULTIPROG编程系统设计TCMS数据协议配置，从功能需求、软件架构、软件数据结构和功能模块等方面，详细阐述了该工具的设计方案，并对其进行了功能与应用测试验证。结果表明，该工具具备工程管理、协议编辑和纠错、配置文件导出、代码生成等功能，能有效提高TCMS数据协议配置的效率，大大提升配置的准确率。

  2023年05期 v.46;No.248 79-83+102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1717K]
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• 大功率直驱机车用叠片联轴器振动性能测试研究

  闫科超;张志和;

  为了研究叠片联轴器的振动对大功率直驱机车的影响，文章分析了直驱轮对的结构特点，并通过振动冲击试验和在线监测试验验证联轴器承受振动和衰减振动冲击的能力。试验结果表明，叠片联轴器能够适应机车正常运行环境条件下的振动冲击要求，能够有效衰减来自轮轨处的振动。

  2023年05期 v.46;No.248 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2458K]
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• 标准地铁列车复轨架车方案研究

  谭易成;苏柯;刘永强;冉洪宾;张艺佳;宁小辉;

  针对地铁列车转向架脱轨时的复轨救援需求，文章基于四种复轨架车方案的对比结果，分析了既有标准地铁列车车体结构在“一点顶升、一点横移”方案下的可行性，并对该方案进行初步强度校核，发现车体局部位置应力超标，有发生塑性变形的风险。基于此，对车钩安装座下盖板和复轨架车座结构进行优化，并采用有限元方法进行仿真验证，结果表明优化后的结构能满足该方案下的复轨架车需求。

  2023年05期 v.46;No.248 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 3360K]
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质量改进

• 机车牵引电机传动轴静力学仿真及结构优化

  申政;褚旭阳;陈智全;周伟;唐子谋;

  针对HXD1型机车部分牵引电机转轴与齿轮轴的过盈配合面出现的裂纹失效问题，通过静力学、有限元分析方法，对电机转轴与齿轮轴在运行过程中的受力情况及其失效原因进行了分析，并基于分析结果对齿轮轴内油槽进行结构优化，解决了电机转轴、齿轮轴在运行过程中的应力集中问题，有效降低了过盈配合面油槽处的应力。

  2023年05期 v.46;No.248 94-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1863K]
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• 25T型客车用某型制动盘散热筋优化研究

  方明刚;虞沈林;吴政协;韩志宇;

  针对25T型客车用某型制动盘在运用过程中出现的散热筋裂纹故障，文章从故障散热筋在制动盘上的位置出发，对散热筋结构、受力状况及断口失效等方面进行分析，确定故障的形成机理，并从散热筋结构设计及成型工艺角度提出优化措施。优化后的制动盘在运用过程中未发生散热筋裂纹故障，运用状况良好。

  2023年05期 v.46;No.248 99-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1740K]
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技术探讨

• 机车车辆散热器防腐技术分析

  杨帆;寇树仁;杨天智;刘强;刘智远;朱茂华;付瑜;

  为了寻找一种优良的散热器表面防腐技术，以减少机车车辆散热器的腐蚀故障，文章对电泳涂层防腐和纳米涂层防腐技术下散热器的换热性能、防腐性能与风阻开展对比研究。结果表明：与电泳涂层防腐技术相比，纳米涂层的防腐性能更好，同时对散热性能和风阻的影响小，更适合用于机车车辆散热器的防腐。

  2023年05期 v.46;No.248 103-106+114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1764K]
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• 机车车辆重量管理设计探讨

  刘华;孔志恒;

  重量管理是实现机车车辆高性能、低成本研发的一个重要手段和方法，通过重量管理可实现整车重量的可控化和轻量化。文章分析了当前整车重量管理面临的挑战，阐述了目前国内外标准对机车车辆轴重和轮重的要求，并对已有整车重量管理方法进行了总结，最后从材料选用、承载部件优化、先进技术应用三个角度对机车车辆轻量化措施进行了探讨。

  2023年05期 v.46;No.248 107-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1057K]
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• 内燃混合动力调车机车内燃动力系统TSI认证技术分析

  马晓宁;王晓勇;

  进入欧盟市场的机车车辆需要获得TSI（欧盟铁路互联互通技术规范）认证，文章以出口德国的内燃混合动力调车机车为例，详细阐述了TSI条款中关于车载内燃动力系统及其部件的基本要求和设计要点；并将国内机车内燃动力系统设计要求与TSI进行对比，指出TSI中对于可能引起火灾的风险项点的预防性措施和效果评估要求值得国内机车设计借鉴；最后对内燃动力包和燃油箱的CE认证和EBA认证作了简要说明。

  2023年05期 v.46;No.248 111-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
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• 重载机车轨网综合检测系统的功能实现与应用

  陈勇;王晓勇;陈哲;黄文俊;付西;黄荻;

  重载机车轨网综合检测系统可实现弓网关系和轨道状态的在线无损检测，文章介绍了系统组成和功能指标，详细阐述了图像识别、透视变换、3D结构光、惯性基准法、红外成像等技术在系统检测过程中的应用情况。该系统已在HXD1型机车上投入运用，可对接触网和轨道异常状态进行在线检测、识别与分析，为检测维修提供监测分析数据，为铁路基础设施健康管理提供参考依据。

  2023年05期 v.46;No.248 115-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 2019K]
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• 手持激光焊在城轨车辆侧墙产品中的应用

  徐军伟;吴广辉;冯焕钦;彭超;熊浩;

  为验证手持激光焊在城轨车辆铝合金侧墙产品的应用可行性，文章介绍了焊接材料和方法，分析了不同焊接工艺参数对焊接接头的气孔率和熔深的影响，同时测试了焊后侧墙的振动冲击性能。研究结果表明，手持激光焊的摆宽和振镜频率对气孔影响较大，功率对熔深影响较大，侧墙焊缝在振动冲击试验后未发现裂纹。

  2023年05期 v.46;No.248 120-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1007K]
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运用维保

• 重载列车循环制动时充风时间和充风距离计算及操纵探讨

  申保红;

  文章通过对瓦日线重载列车牵引试验和运行实践的总结与分析，系统阐述了单元重载列车在长大下坡道地段动力制动和常用制动操纵注意事项；结合列车运动方程和列车合力计算公式，提出了重载列车循环制动时充风时间及充风距离的计算方法；并对重载列车在长大下坡道地段紧急制动停车再开且须限速运行时，需要救援的情形及操纵注意事项进行了分析论述，以指导机车司机操纵和对相关非正常情况的处理。

  2023年05期 v.46;No.248 124-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K]
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• 新HX_D2型机车轴箱体裂损原因分析及解决措施

  刘舒宁;

  针对新HX_D2型机车的两例轴箱体裂损故障，文章对断口形貌宏观缺陷进行分析，并对轴箱体的拉伸性能、冲击性能、布氏硬度、化学成分和金相组织进行了检测。检测结果显示，轴箱体裂损原因为铸造时产生铸造缺陷、补焊修复过程中造成轴箱体机械性能下降及轴箱体的低温抗冲击韧性不足。对此，文章给出了相应的解决措施。

  2023年05期 v.46;No.248 130-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 2773K]
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