城市軌道交通車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

城市軌道交通車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)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(qiáng)，建設(shè)成本投入低，整體運(yùn)營(yíng)速率較快等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為廣大人民群眾日常通行當(dāng)中的首選交通模式。軌道列車是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要，直接關(guān)系到列車的運(yùn)行安全。關(guān)鍵詞：城市；軌道交通；車輛結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)1車身輕量化設(shè)計(jì)策略在進(jìn)行軌道交通車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，相關(guān)工作人員必須要對(duì)車身當(dāng)中的板梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行著重關(guān)注。由于板單元的應(yīng)力較大，它主要用于建造車體的主梁，而梁?jiǎn)卧切×盒纬傻膯卧?，同時(shí)混合了焊接技術(shù)。車身的總體結(jié)構(gòu)是結(jié)合多年來(lái)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果確定的。因此，在車體結(jié)構(gòu)輕量化的過(guò)程中，車體的梁柱布置不會(huì)發(fā)生變化。主要通過(guò)高新技術(shù)減輕車體結(jié)構(gòu)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?jiǎn)卧暮穸炔粫?huì)因結(jié)構(gòu)承載而消除。1.1科學(xué)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(yùn)行速度，減少車輛運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗，現(xiàn)代化技術(shù)人員會(huì)對(duì)車身進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，選擇的輕量化結(jié)構(gòu)越多，其輕量化效果越顯著。然而，在對(duì)車輛結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為其添加過(guò)多的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)單元部件，其設(shè)計(jì)過(guò)程就會(huì)涉及到多方面因素，還要對(duì)車輛的自身穩(wěn)定性作出全面考量，這就導(dǎo)致輕量化設(shè)計(jì)效率無(wú)法達(dá)到令人滿意的效果。因此，在實(shí)際的輕量化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，技術(shù)人員可采取分組輕量化設(shè)計(jì)模式，并根據(jù)厚度的相似性和差異進(jìn)行分組。但值得技術(shù)人員關(guān)注的是，采取整體化的板梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，能夠讓輕量化設(shè)計(jì)效率更具優(yōu)勢(shì)，相關(guān)技術(shù)人員必須要對(duì)整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中質(zhì)量較大的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并應(yīng)考慮質(zhì)量較小構(gòu)件的應(yīng)力和靈敏度分析。輕量化前，技術(shù)人員需要提前對(duì)軌道交通車輛的具體結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行深入的了解和分析，從而制定出最佳的設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到輕量化后的理想效果。1.1.2變量的進(jìn)一步劃分結(jié)合初始變量，相關(guān)工作人員便能獲取較為初期的變量信息參數(shù)，隨后要對(duì)各類變量的參數(shù)狀況進(jìn)行調(diào)整，還要對(duì)變量變化對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量改變進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，以此來(lái)保障結(jié)構(gòu)質(zhì)量到達(dá)理想標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還不會(huì)對(duì)車輛主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度造成影響。其次，還有部分結(jié)構(gòu)部件存在應(yīng)力分布不均的狀況，這就需要結(jié)合部件的靈敏度參數(shù)作出深入的劃分。1.2輕量化過(guò)程中遇到的限制針對(duì)軌道交通車輛開(kāi)展輕量化設(shè)計(jì)，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(dòng)和停止以及能源消耗。然而，減重并不是為了減重。在減重過(guò)程中會(huì)有邊界約束，如車身的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)和防撞能力。“1000人中有1000個(gè)小村莊”。盡管當(dāng)前我國(guó)的汽車生產(chǎn)事業(yè)已逐步邁向成熟階段，但各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平存在一定的差異，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中各類結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)也不簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的是一套參數(shù)信息，而是各個(gè)應(yīng)用性能的水平區(qū)間。在對(duì)軌道交通車輛進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其車體強(qiáng)度必須要得到保障，而車體強(qiáng)度涉及到車輛實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的多種狀況，包括車輛的拉伸，壓縮以及扭轉(zhuǎn)等應(yīng)力狀況，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須要將各類應(yīng)力狀況進(jìn)行綜合化考慮，這就會(huì)大大增加輕量化設(shè)計(jì)工作的難度和復(fù)雜程度。為此，技術(shù)人員必須要對(duì)最為重要的幾項(xiàng)應(yīng)力參數(shù)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，使車身總體強(qiáng)度水平滿足輕量化設(shè)計(jì)的具體規(guī)范。把最硬的骨頭啃掉，剩下的問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。1.33應(yīng)力集中極限事實(shí)上，車身結(jié)構(gòu)的輕量化水平，直接會(huì)受到車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和車身應(yīng)用剛度的限制和影響，而車身的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題也伴隨著車體結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的各項(xiàng)問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力值往往會(huì)大于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)一致。在對(duì)軌道交通車輛進(jìn)行輕量化試驗(yàn)的過(guò)程中，技術(shù)人員往往會(huì)發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中問(wèn)題無(wú)法被有效解決，尤其是在各類焊接元件的零部件當(dāng)中，當(dāng)應(yīng)力過(guò)于集中時(shí)，焊接零部件就會(huì)出現(xiàn)出汗或者失控問(wèn)題。為此，針對(duì)焊接單元的組裝工作，必須要保持嚴(yán)格的質(zhì)量控制，還要經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)探索，獲取最為科學(xué)有效的焊接單元應(yīng)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(kāi)展了輕量化的模擬試驗(yàn)工作，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息的相互比較，從而探究焊接元件的應(yīng)力集中問(wèn)題解決辦法。然后圍繞焊接單元進(jìn)行二次優(yōu)化，便能夠成功的將焊接軟件當(dāng)中的大部分應(yīng)力集中問(wèn)題全面消除，讓軌道交通車輛的自身結(jié)構(gòu)更加完整，以此來(lái)避免應(yīng)力集中帶來(lái)的不利影響。。經(jīng)過(guò)上述操作后，單個(gè)應(yīng)力集中點(diǎn)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(guān)技術(shù)人員要結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各個(gè)連接部分的應(yīng)力狀況進(jìn)行深入的分析，隨后再采取有效的方法將應(yīng)力均勻的分散到其他結(jié)構(gòu)當(dāng)中，避免應(yīng)力過(guò)于集中。2轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)2.1轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)特點(diǎn)轉(zhuǎn)向架在軌道交通車輛應(yīng)用的過(guò)程中往往發(fā)揮著極為重要的作用，直接決定了車輛的動(dòng)態(tài)性能，在進(jìn)行車輛結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的過(guò)程中。針對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，不但能夠讓車輛運(yùn)行更加平穩(wěn)，還能讓車輛在高速行駛時(shí)保持靈活的彎道操控能力。2.2轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)針對(duì)轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)工作可采取以下幾項(xiàng)方法。第一，轉(zhuǎn)向架架構(gòu)所采用材料，要盡可能應(yīng)用EN10025標(biāo)準(zhǔn)的S275J2G3鋼板制造,并將其設(shè)計(jì)為“H”型。第二，轉(zhuǎn)向架輪要成對(duì)組成，還要注意拖車轉(zhuǎn)向架以及動(dòng)車轉(zhuǎn)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(jié)合一系懸掛橫向以及縱向的狀況做出設(shè)定。第四，二系懸掛。車體與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向架之間的垂直力和水平力，使轉(zhuǎn)向架能夠在車輛通過(guò)曲線軌道是讓車體保持回轉(zhuǎn)狀態(tài)，緩解車輛與轉(zhuǎn)向架之間的震動(dòng)動(dòng)力。結(jié)論開(kāi)展現(xiàn)代化的軌道交通車輛輕量化設(shè)計(jì)工作，需要相關(guān)工作人員對(duì)多方面影響因素進(jìn)行全面考慮，而轉(zhuǎn)向架的輕量化設(shè)計(jì)尤為重要，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要和車輛高度承載能力以及使用范圍保持聯(lián)系，還要結(jié)合具體的應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，不斷提高自身的技術(shù)水平，讓轉(zhuǎn)向架得到持續(xù)的升級(jí)和優(yōu)化，讓車輛的運(yùn)行更加平穩(wěn)、高效、靈活。參考文獻(xiàn)：[1]徐曉靈,王瑜琳,牟剛,等.軌道車輛轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件故障分析研究[J].科技風(fēng),2020(27):120-121.[2]張莉