城市軌道交通車輛結構與設計

城市軌道交通車輛結構與設計摘要：軌道交通作為一種重要的陸上交通工具，得益于該種交通模式人員承載能力強，建設成本投入低，整體運營速率較快等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為廣大人民群眾日常通行當中的首選交通模式。軌道列車是一個非常復雜的系統(tǒng)，其中結構設計尤為重要，直接關系到列車的運行安全。關鍵詞：城市；軌道交通；車輛結構；設計1車身輕量化設計策略在進行軌道交通車輛結構設計的過程中，相關工作人員必須要對車身當中的板梁結構進行著重關注。由于板單元的應力較大，它主要用于建造車體的主梁，而梁單元是小梁形成的單元之一，同時混合了焊接技術。車身的總體結構是結合多年來的設計和試驗驗證結果確定的。因此，在車體結構輕量化的過程中，車體的梁柱布置不會發(fā)生變化。主要通過高新技術減輕車體結構所用材料的重量，不影響車體的承載條件。主要工作是優(yōu)化局部板梁的厚度，梁單元的厚度不會因結構承載而消除。1.1科學選擇最佳變量1.1.1分組優(yōu)化為了提高軌道交通車輛的運行速度，減少車輛運行過程中的能源消耗，現(xiàn)代化技術人員會對車身進行輕量化設計，選擇的輕量化結構越多，其輕量化效果越顯著。然而，在對車輛結構進行輕量化設計的過程中，為其添加過多的輕質結構單元部件，其設計過程就會涉及到多方面因素，還要對車輛的自身穩(wěn)定性作出全面考量，這就導致輕量化設計效率無法達到令人滿意的效果。因此，在實際的輕量化設計的過程中，技術人員可采取分組輕量化設計模式，并根據(jù)厚度的相似性和差異進行分組。但值得技術人員關注的是，采取整體化的板梁結構設計模式，能夠讓輕量化設計效率更具優(yōu)勢，相關技術人員必須要對整體結構當中質量較大的結構部件進行優(yōu)化設計，并應考慮質量較小構件的應力和靈敏度分析。輕量化前，技術人員需要提前對軌道交通車輛的具體結構狀況進行深入的了解和分析，從而制定出最佳的設計方案，以達到輕量化后的理想效果。1.1.2變量的進一步劃分結合初始變量，相關工作人員便能獲取較為初期的變量信息參數(shù)，隨后要對各類變量的參數(shù)狀況進行調整，還要對變量變化對應的結構質量改變進行嚴格監(jiān)管，以此來保障結構質量到達理想標準，同時還不會對車輛主體結構的強度造成影響。其次，還有部分結構部件存在應力分布不均的狀況，這就需要結合部件的靈敏度參數(shù)作出深入的劃分。1.2輕量化過程中遇到的限制針對軌道交通車輛開展輕量化設計，其根本目的就是為了削減車輛的自身重量，使其更好地用于軌道交通車輛的啟動和停止以及能源消耗。然而，減重并不是為了減重。在減重過程中會有邊界約束，如車身的強度、剛度、模態(tài)和防撞能力。“1000人中有1000個小村莊”。盡管當前我國的汽車生產事業(yè)已逐步邁向成熟階段，但各個生產企業(yè)的技術水平存在一定的差異，在設計的過程中各類結構數(shù)據(jù)也不簡簡單單的是一套參數(shù)信息，而是各個應用性能的水平區(qū)間。在對軌道交通車輛進行優(yōu)化設計的過程中，其車體強度必須要得到保障，而車體強度涉及到車輛實際運行過程中的多種狀況，包括車輛的拉伸，壓縮以及扭轉等應力狀況，在對其進行設計的過程中必須要將各類應力狀況進行綜合化考慮，這就會大大增加輕量化設計工作的難度和復雜程度。為此，技術人員必須要對最為重要的幾項應力參數(shù)進行輕量化設計，使車身總體強度水平滿足輕量化設計的具體規(guī)范。把最硬的骨頭啃掉，剩下的問題就會迎刃而解。1.33應力集中極限事實上，車身結構的輕量化水平，直接會受到車身結構強度和車身應用剛度的限制和影響，而車身的強度和剛度問題也伴隨著車體結構應力集中的各項問題，其結構的實際應力值往往會大于標準應一致。在對軌道交通車輛進行輕量化試驗的過程中，技術人員往往會發(fā)現(xiàn)應力集中問題無法被有效解決，尤其是在各類焊接元件的零部件當中，當應力過于集中時，焊接零部件就會出現(xiàn)出汗或者失控問題。為此，針對焊接單元的組裝工作，必須要保持嚴格的質量控制，還要經(jīng)過多次的實驗探索，獲取最為科學有效的焊接單元應力集中解決策略。首先，深入研究了焊接元件的組成部分，采用了更精確的焊接元件，優(yōu)化了需要焊接的周邊元件的網(wǎng)格，隨后逐步開展了輕量化的模擬試驗工作，通過對實驗數(shù)據(jù)信息的相互比較，從而探究焊接元件的應力集中問題解決辦法。然后圍繞焊接單元進行二次優(yōu)化，便能夠成功的將焊接軟件當中的大部分應力集中問題全面消除，讓軌道交通車輛的自身結構更加完整，以此來避免應力集中帶來的不利影響。。經(jīng)過上述操作后，單個應力集中點仍然存在，主要集中在尖角、孔、槽口、凹槽和單元零件周圍。相關技術人員要結合以往設計經(jīng)驗，對各個連接部分的應力狀況進行深入的分析，隨后再采取有效的方法將應力均勻的分散到其他結構當中，避免應力過于集中。2轉向架的設計2.1轉向架設計特點轉向架在軌道交通車輛應用的過程中往往發(fā)揮著極為重要的作用，直接決定了車輛的動態(tài)性能，在進行車輛結構輕量化設計的過程中。針對轉向架進行輕量化設計，不但能夠讓車輛運行更加平穩(wěn)，還能讓車輛在高速行駛時保持靈活的彎道操控能力。2.2轉向架的設計針對轉向架的設計工作可采取以下幾項方法。第一，轉向架架構所采用材料，要盡可能應用EN10025標準的S275J2G3鋼板制造,并將其設計為“H”型。第二，轉向架輪要成對組成，還要注意拖車轉向架以及動車轉向架的位置要保持固定狀態(tài)。第三，一系懸掛。安裝在軸承位置的彈簧裝置，其高度要結合一系懸掛橫向以及縱向的狀況做出設定。第四，二系懸掛。車體與轉向架之間的連接裝置通常被稱為二系懸掛，該裝置能夠傳遞車體和轉向架之間的垂直力和水平力，使轉向架能夠在車輛通過曲線軌道是讓車體保持回轉狀態(tài)，緩解車輛與轉向架之間的震動動力。結論開展現(xiàn)代化的軌道交通車輛輕量化設計工作，需要相關工作人員對多方面影響因素進行全面考慮，而轉向架的輕量化設計尤為重要，其結構設計要和車輛高度承載能力以及使用范圍保持聯(lián)系，還要結合具體的應用狀況進行分析，不斷提高自身的技術水平，讓轉向架得到持續(xù)的升級和優(yōu)化，讓車輛的運行更加平穩(wěn)、高效、靈活。參考文獻：[1]徐曉靈,王瑜琳,牟剛,等.軌道車輛轉向架關鍵部件故障分析研究[J].科技風,2020(27):120-121.[2]張莉