電子導(dǎo)向快軌車(chē)輛 車(chē)體強(qiáng)度技術(shù)要求-征求意見(jiàn)稿

1T/SDASXXXX—XXXX電子導(dǎo)向快軌車(chē)輛車(chē)體強(qiáng)度技術(shù)要求本文件規(guī)定了電子導(dǎo)向快軌車(chē)輛車(chē)體強(qiáng)度設(shè)計(jì)基本原則，設(shè)計(jì)載荷工況，強(qiáng)度分析和評(píng)定方法。本文件適用于電子導(dǎo)向快軌車(chē)輛的車(chē)體設(shè)計(jì)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB17578客車(chē)上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求及試驗(yàn)方法T/SDASXXXX—XXXX電子導(dǎo)向快軌車(chē)輛通用技術(shù)條件3術(shù)語(yǔ)和定義T/SDASXXXX—XXXX界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1車(chē)體carbody由走行裝置所支撐,主要起承載作用,包括底架、側(cè)墻、端墻、車(chē)頂和司機(jī)室等結(jié)構(gòu)部件。[來(lái)源：GB/T4549.5—2004，2.1，有修改]3.2整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量massofthecarbodyinworkingorderm1安裝了所有部件，完全裝配好的車(chē)體的質(zhì)量，包括水和燃料等的最大運(yùn)營(yíng)儲(chǔ)備質(zhì)量。[來(lái)源：GB/T33194—2016，3.2，有修改]3.3一個(gè)走形系統(tǒng)質(zhì)量massofonewalkingsystemm2一個(gè)走形系統(tǒng)的二次懸掛裝置以下所有設(shè)備，包括二系懸掛裝置的質(zhì)量。車(chē)體與走形系統(tǒng)間的連接件的質(zhì)量按比例分配到m1和m2中。[來(lái)源：GB/T33194—2016，3.3，有修改]3.4正常有效載荷massundernormalpayloadm3規(guī)定條件下的車(chē)輛裝載量，一般為坐席滿(mǎn)員，站立區(qū)6人/m2，60kg/人。[來(lái)源：GB/T33194—2016，3.4，有修改]3.5超常有效載荷massunderexceptionalpayloadm4超員條件下的車(chē)輛裝載量，一般為坐席滿(mǎn)員，站立區(qū)8人/m2，60kg/人。[來(lái)源：GB/T33194—2016，3.5，有修改]3.6一個(gè)設(shè)備載荷massofoneequipmentmE2T/SDASXXXX—XXXX一個(gè)車(chē)體附屬設(shè)備的質(zhì)量。4坐標(biāo)系車(chē)輛的縱向?qū)?yīng)于X軸，橫向?qū)?yīng)于Y軸，垂向?qū)?yīng)于Z軸。采用右手法則坐標(biāo)系，X軸和Y軸位于水平面內(nèi)，X軸的正向?yàn)檐?chē)輛運(yùn)行方向，Z軸的正向?yàn)榇怪毕蛏?，原點(diǎn)為車(chē)輪與路面的接觸點(diǎn)，見(jiàn)圖1所示。圖1車(chē)輛坐標(biāo)系5總體要求5.1車(chē)體宜采用整體承載式結(jié)構(gòu)。5.2車(chē)體整體結(jié)構(gòu)壽命不應(yīng)低于25年。5.3車(chē)體強(qiáng)度應(yīng)能承受自重、載重、牽引力、橫向力、制動(dòng)力等車(chē)輛運(yùn)用過(guò)程中的各種載荷而不產(chǎn)生永久變形和疲勞破壞。5.4車(chē)體強(qiáng)度應(yīng)能滿(mǎn)足架車(chē)、救援和維修等要求，而不產(chǎn)生永久變形。5.5車(chē)體剛度應(yīng)能滿(mǎn)足車(chē)輛運(yùn)用過(guò)程中的各種載荷下所有車(chē)門(mén)、車(chē)窗的運(yùn)動(dòng)不受阻。5.6車(chē)體應(yīng)與車(chē)載設(shè)備（包括走行系統(tǒng)、電器設(shè)備、內(nèi)裝部件等）的固有頻率錯(cuò)開(kāi)，以避免發(fā)生共振。5.7車(chē)體的側(cè)翻安全性能應(yīng)滿(mǎn)足GB17578的要求。6設(shè)計(jì)載荷工況要求6.1總則6.1.1車(chē)體設(shè)計(jì)載荷工況包括靜載荷工況、疲勞載荷工況和剛度分析工況。6.1.2設(shè)計(jì)載荷工況與本部分規(guī)定不同時(shí)，應(yīng)按用戶(hù)規(guī)定的技術(shù)條件執(zhí)行。6.1.3分析和驗(yàn)證時(shí)，各設(shè)計(jì)載荷工況的作用力和約束等載荷應(yīng)施加在與車(chē)輛正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的實(shí)際載荷情況相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確位置上。6.1.4除了本章規(guī)定的載荷工況之外，車(chē)體還應(yīng)承受可能出現(xiàn)的其他相關(guān)的靜載荷或動(dòng)載荷（例如，車(chē)輛爆胎、換胎以及側(cè)風(fēng)等引起的載荷）。6.2靜載荷工況6.2.1最大垂向載荷工況最大垂向載荷與車(chē)輛在平坦道路正常行駛時(shí)垂向振動(dòng)所引起的如下彎曲載荷有關(guān)：3T/SDASXXXX—XXXXa)最大垂向載荷為最大垂向靜載荷與最大垂向動(dòng)載系數(shù)之積；b)最大垂向靜載荷與車(chē)體超常有效載荷對(duì)應(yīng)，包括整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量m1和超常有效載荷m4；c)最大垂向動(dòng)載系數(shù)宜取2.5。6.2.2彎曲和扭轉(zhuǎn)組合載荷工況彎曲和扭轉(zhuǎn)組合載荷與車(chē)輛在復(fù)雜道路行使時(shí)某個(gè)車(chē)輪抬升或者懸空有關(guān)。a)垂向載荷為最大垂向靜載荷與垂向動(dòng)載系數(shù)之積；b)最大垂向靜載荷為整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量m1與超常有效載荷m4之和；c)垂向動(dòng)載系數(shù)宜取1.5。6.2.3緊急制動(dòng)載荷工況緊急制動(dòng)載荷與車(chē)輛在因故緊急剎車(chē)時(shí)所產(chǎn)生的較大慣性力有關(guān)。a)緊急制動(dòng)載荷包括垂向載荷和縱向載荷；b)垂向載荷為最大垂向靜載荷與垂向動(dòng)載系數(shù)之積；c)縱向載荷為最大垂向靜載荷與制動(dòng)減速度之積；d)最大垂向靜載荷為整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量m1與超常有效載荷m4之和；e)垂向動(dòng)載系數(shù)宜取1.5，制動(dòng)減速度宜取0.8g。6.2.4緊急轉(zhuǎn)彎載荷工況緊急轉(zhuǎn)彎載荷與車(chē)輛在因故緊急轉(zhuǎn)彎時(shí)所產(chǎn)生的較大離心力有關(guān)。a)緊急轉(zhuǎn)彎載荷包括垂向載荷和橫向載荷；b)垂向載荷為最大垂向靜載荷與垂向動(dòng)載系數(shù)之積；c)橫向載荷為最大垂向靜載荷與橫向加速度之積；d)最大垂向靜載荷為整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量m1與超常有效載荷m4之和；e)垂向動(dòng)載系數(shù)宜取1.5，橫向加速度宜取0.6g。6.2.5架車(chē)和抬車(chē)載荷工況架車(chē)和抬車(chē)載荷與車(chē)輛在組裝或救援等非正常工作狀態(tài)中，在規(guī)定位置架起或抬起整個(gè)車(chē)體時(shí)，其中一個(gè)架車(chē)點(diǎn)脫離車(chē)體的情況有關(guān)。a)垂向載荷為垂向靜載荷與動(dòng)載系數(shù)之積；b)垂向靜載荷為整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量m1與被一同架起的走形系統(tǒng)質(zhì)量m2之和；c)垂向動(dòng)載系數(shù)宜取1.1；d)分析和驗(yàn)證時(shí)，脫離車(chē)體的架車(chē)點(diǎn)相對(duì)其他架車(chē)點(diǎn)的垂向移動(dòng)量可取10mm和剛好引起一個(gè)架車(chē)點(diǎn)脫離的偏移量，這二者其中的較小值。6.2.6縱向拉伸/壓縮載荷工況縱向拉伸/壓縮載荷與車(chē)輛在坡道上發(fā)生故障時(shí)，駐車(chē)后清客并進(jìn)行救援的情況有關(guān)。a)縱向拉伸載荷為150kN，垂向載荷為整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量m1。b)縱向壓縮載荷為200kN，垂向載荷為整備狀態(tài)下的車(chē)體質(zhì)量m1。6.2.7車(chē)頂維護(hù)作業(yè)載荷工況車(chē)頂維護(hù)作業(yè)載荷與維修工人登頂作業(yè)的情況有關(guān)。在車(chē)頂間距為500mm的任意兩個(gè)200mm×100mm的區(qū)域內(nèi)，分別施加1000N的垂向載荷。6.2.8鉸接裝置驗(yàn)證載荷工況鉸接裝置驗(yàn)證載荷應(yīng)包括車(chē)體之間的縱向、垂向和抬車(chē)等要求引起的最大載荷。鉸接裝置驗(yàn)證載荷包括作用力和力矩。6.2.9設(shè)備連接裝置驗(yàn)證載荷工況4T/SDASXXXX—XXXX6.2.9.1車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，車(chē)體上設(shè)備連接裝置應(yīng)承受如下載荷，各載荷應(yīng)單獨(dú)施加。a)x方向：±2g×mE；b)y方向：±1g×mE；c)z方向1±c）g×mE，車(chē)體端部c=2，車(chē)體中部線(xiàn)性下降到0.5。6.2.9.2設(shè)備連接裝置驗(yàn)證載荷工況應(yīng)包括6.2.9.1中a）、b）和c）規(guī)定的載荷與設(shè)備本身可能產(chǎn)生的最大載荷的組合。6.2.9.3設(shè)備連接裝置驗(yàn)證載荷工況應(yīng)包括6.2.9.1中a）和b）規(guī)定的載荷與垂向載荷mE的組合。6.2.9.4設(shè)備連接裝置驗(yàn)證載荷工況應(yīng)包括垂向載荷（1±c）g×mE。6.3疲勞載荷工況6.3.1車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，車(chē)體及車(chē)體所連接設(shè)備應(yīng)承受如下疲勞載荷，各載荷應(yīng)單獨(dú)施加。a)x方向：±0.2g×（m1+m3b)y方向：±0.15g×（m1+m3c)z方向：(1±0.2)g×（m1+m36.3.2乘客上下車(chē)時(shí)，車(chē)體應(yīng)承受垂向疲勞載荷，載荷幅值宜取±1g×m3。6.4剛度分析工況6.4.1彎曲剛度分析工況車(chē)體彎曲剛度與車(chē)體在垂直載荷作用下抵抗變形的能力有關(guān)。a)車(chē)體彎曲剛度宜用車(chē)體垂直載荷作用下產(chǎn)生的撓度大小來(lái)表征；b)車(chē)體整備狀態(tài)的垂直彎曲剛度分析時(shí)，應(yīng)施加垂向載荷1g×m1；c)車(chē)體超員狀態(tài)的垂直彎曲剛度分析時(shí)，應(yīng)施加垂向載荷1g×（m1+m4）。6.4.2扭轉(zhuǎn)剛度分析工況6.4.2.1車(chē)體扭轉(zhuǎn)剛度與車(chē)輛運(yùn)行在扭曲不平道路時(shí)，左右側(cè)輪胎承受不同載荷，車(chē)體在扭轉(zhuǎn)載荷作用下抵抗變形的能力有關(guān)。6.4.2.2車(chē)體扭轉(zhuǎn)剛度宜用車(chē)體在扭轉(zhuǎn)載荷作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角大小來(lái)表征。6.4.2.3車(chē)體相對(duì)扭轉(zhuǎn)角可按公式（1）計(jì)算。式中：φ車(chē)體相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，rad；δ1——車(chē)橋一位撓度測(cè)點(diǎn)垂向位移值，單位為毫米（mm）；δ2——車(chē)橋二位撓度測(cè)點(diǎn)垂向位移值，單位為毫米（mm）；δ3——車(chē)橋三位撓度測(cè)點(diǎn)垂向位移值，單位為毫米（mm）；δ4——車(chē)橋四位撓度測(cè)點(diǎn)垂向位移值，單位為毫米（mm）；b2——同一車(chē)橋兩撓度測(cè)點(diǎn)之間的距離，單位為毫米（mm）。6.4.2.4車(chē)體相當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度可按公式（2）計(jì)算。式中：GJ——相當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度，單位為牛平方米每弧度（Nm2/radMK——施加的扭轉(zhuǎn)力矩，單位為牛米（Nm）；φ車(chē)體相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，單位為弧度（rad）；L——相對(duì)扭轉(zhuǎn)截面之間的距離，單位為米（m）。5T/SDASXXXX—XXXX6.4.3振動(dòng)模態(tài)分析工況振動(dòng)模態(tài)與車(chē)體的固有頻率、振型以及阻尼比等結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。a)應(yīng)至少對(duì)前4階白車(chē)體骨架和整備車(chē)體模態(tài)進(jìn)行分析，可不考慮剛體模態(tài)及高階模態(tài)；b)應(yīng)對(duì)車(chē)體剛度較低或安裝有關(guān)鍵有源設(shè)備區(qū)域進(jìn)行至少前3階局部模態(tài)分析，確保車(chē)體局部結(jié)構(gòu)不會(huì)與有源設(shè)備產(chǎn)生共振。7強(qiáng)度和剛度評(píng)定要求7.1靜強(qiáng)度評(píng)定7.1.1通過(guò)計(jì)算或試驗(yàn)驗(yàn)證，在6.2規(guī)定的靜載荷工況下，車(chē)體不應(yīng)出現(xiàn)永久變形或斷裂。7.1.2結(jié)構(gòu)不發(fā)生明顯的永久變形或斷裂現(xiàn)象應(yīng)通過(guò)材料屈服強(qiáng)度來(lái)判定，6.2規(guī)定的各靜載荷工況下車(chē)體的應(yīng)力不得大于材料的屈服強(qiáng)度，可按公式（3）計(jì)算安全系數(shù)S。式中：R——材料的屈服強(qiáng)度Re或規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2，單位為兆帕（Mpaδc——計(jì)算或試驗(yàn)應(yīng)力，單位為兆帕（Mpa）。7.2疲勞強(qiáng)度評(píng)定7.2.1評(píng)價(jià)原則疲勞強(qiáng)度應(yīng)按下列原則得到的S—N曲線(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)：a)至少97.5％的存活概率；b)按照部件或接頭形狀進(jìn)行細(xì)節(jié)分類(lèi)；c)利用試驗(yàn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)整理從小比例試樣得出的極限值，確保其適用于全尺寸部件。7.2.2評(píng)價(jià)方法疲勞強(qiáng)度評(píng)價(jià)分疲勞極限法和累積損傷法，評(píng)價(jià)方法根據(jù)材料可用數(shù)據(jù)情況選取。7.2.3疲勞極限法在6.3規(guī)定的載荷作用下，應(yīng)力不應(yīng)大于材料的疲勞極限。當(dāng)材料疲勞極限出現(xiàn)在不大于1×107次循環(huán)時(shí)，取該疲勞極限。當(dāng)材料沒(méi)有規(guī)定疲勞極限或疲勞極限出現(xiàn)在大于1×107次循環(huán)時(shí)，疲勞極限取1×107次循環(huán)時(shí)的疲勞強(qiáng)度。7.2.4累積損傷法利用7.2.1得出的S—N曲線(xiàn)，根據(jù)Palmgren-Miner法則計(jì)算6.3中每個(gè)載荷工況作用107次循環(huán)產(chǎn)生的損傷，6.3累積所有載荷工況產(chǎn)生的損傷得到總損傷，總損傷應(yīng)低于1。7.3剛度評(píng)定7.3.1在最大垂向載荷作用下，車(chē)體靜撓度不應(yīng)超過(guò)兩走形系統(tǒng)支撐點(diǎn)之間距離的1‰;門(mén)框、門(mén)窗對(duì)角