基于虚拟仿真的过山车轮架疲劳寿命分析

针对过山车轮架结构疲劳问题的特点和传统疲劳分析方法的不足,研究了基于虚拟仿真的结构疲劳寿命分析方法;采用多种虚拟仿真手段,对过山车进行了多体动力学分析,对轮架结构进行了有限元分析及动态响应分析,对比了多轴疲劳理论的各种损伤模型的特点和适用范围,分别依据最大剪应变准则和Brown-Miller组合应变准则对轮架结构进行了寿命分析,给出了疲劳寿命,并找出了轮架结构的薄弱部位。基于虚拟仿真的过山车轮架疲劳寿命分析方法,为过山车的设计制造、日常维护、安全监察提供了科学依据,同时为结构的多轴疲劳分析提供了新思路。     

基于虚拟样机技术的游乐设施安全分析方法探讨

游乐设施安全问题日益受到人们的关注。笔者介绍了虚拟样机技术的产生及其发展情况 ,并对两种主要虚拟样机应用软件 (ADAMS软件和SIMPACK软件 )进行了比较。根据目前国内游乐设施安全问题的实际情况 ,提出了应用虚拟样机技术解决该问题的重点和难点 .在充分分析的基础上 ,结合ADAMS软件论证了应用虚拟样机技术解决游乐设施安全问题的可能性 ,提出了初步的解决方法。为进一步将此方法应用于实际奠定了理论基础。     

往复式过山车站台安全门系统安全完整性等级（SIL）评价

区别常规提升式过山车,往复式过山车通过往复运动获得最大运行速度,因此过山车会以较高速度反复通过站台位置,站台安全门系统的安全防护可靠性至关重要。本文参照游乐设施安全相关系统安全完整性评价方法,以往复式过山车站台安全门系统为例,从安全相关系统辨识、安全功能风险评价、安全控制回路设计、安全功能SIL评价4个步骤对站台安全门安全相关电气控制系统进行SIL评价,通过元器件选型计算、安全功能试验2个步骤确认逻辑控制回路PL等级,全过程开展了安全功能的安全完整性等级(SIL)评价工作。提高了往复式过山车站台安全门系统的安全等级,降低了站台操作人员与乘客的伤害风险。     

基于VP-MFC的采煤机摇臂系统齿轮性能退化可靠性分析

齿轮作为采煤机摇臂系统的关键零件,其性能退化对采煤机的工作可靠性有着重要影响。建立了采煤机摇臂系统的刚柔耦合虚拟样机（VP）模型,基于仿真结果,计算得到温度载荷,应用ANSYS对摇臂系统的薄弱齿轮副进行多场耦合（MFC）分析,得到了齿轮的温度场及结构场云图。建立引入裂纹后的齿轮有限元模型,利用FRANC3D对其进行断裂裂纹扩展数值模拟,得到了齿轮的裂纹前缘应力强度因子、扩展轨迹与疲劳寿命。提出以齿轮的裂纹扩展疲劳寿命和可靠度为退化指标的定量评估方法,结果表明齿轮性能退化成指数分布。将虚拟样机、多场耦合与断裂力学相结合,为齿轮性能退化可靠性研究提供了新的方法。     

过山车圆形立环轨道分析

基于加速度分析过山车圆形立环轨道曲线。首先给出过山车车辆通过立环的必要条件。然后对最简单的圆形立环轨道进行分析,分析乘客通过圆形立环所承受的Z向加速度的变化,从而得到过山车圆形立环轨道的缺点及现代过山车不采用圆形立环的原因。最后得出过山车轨道设计的基本方法。     

铁路简支梁桥桥台承受列车制动力的计算分析

铁路桥台是桥梁和路基之间过渡的结构物,列车制动力通过桥台进行传递,其传递的机理和数值大小对桥台设计意义重大。笔者首次应用桥墩线刚度概念,把长钢轨力传到路基或更多的桥跨上,目的在于增加桥墩台抵抗长钢轨力的能力,以减小每个墩台的长钢轨力。应用结构分析的伪动力法,对不同跨度、不同长度的铁路简支梁桥墩台承受制动力进行大量计算;确定了16 m,24 m及32 m跨度桥梁的桥墩台可能承受的最大制动力,并与试验结果进行对比分析;研究了桥台传递列车制动力的机理,为确定简支梁桥的墩台制动力设计值提供了理论基础。通过分析制动力作用下的桥台安全性问题及措施,提出了列车制动力率取0.2和有效制动力率取0.15比较合理的数值,以确保列车运营的可靠与安全。     

基于光纤传感技术的过山车疲劳寿命预测研究

过山车承受复杂随机交变循环载荷,其引起的疲劳损伤是过山车突然失效的主要原因,过山车结构的疲劳及由此引起的安全问题愈来愈突出。本文采用光纤光栅传感器对过山车关键结构的应力进行实时监测。针对实时监测数据,采用双参数四峰谷值雨流快速计数程序,对光纤光栅监测得到的实时应力监测数据进行数据压缩、峰谷值挑选、无效幅值去除等,得到疲劳损伤热点区的有效应力幅。同时采用Miner线性累积损伤理论和名义应力法对过山车热点区的累积损伤和疲劳寿命进行计算与预测。根据热点区2个测点的疲劳寿命分析结果,该过山车轨道的疲劳寿命满足规范基本要求。本文将光纤传感在线实时监测技术与疲劳寿命预测方法相结合,为更加准确的实现过山车的累积损伤及疲劳剩余寿命的实时显示和分析提供了新手段。     

铁路无锡站站房改扩建工程消防性能提升及评估技术研究

针对既有公共建筑改扩建中面临的消防设计难题,以铁路无锡站改扩建工程为对象,开展消防性能提升及评估技术研究。通过采取防火分隔措施,控制火灾荷载,降低火灾风险,改善疏散条件,提高消防系统性能的技术手段,实现改扩建工程整体防火性能提升的目标。利用数值模拟分析验证烟控系统有效性和人员疏散的安全性,分析结果表明,在采取有效的消防安全技术措施条件下,人员安全疏散可以得到保障。     

CRH380AL型高铁列车应急疏散及影响因素模拟研究

为揭示乘客携带行李行为、车厢排列布局和站台出口参数等因素对高铁列车疏散的作用,辅助高铁列车疏散安全评估与安全管理,基于PyroSim构建CRH380AL型高铁列车商务座车、一等座车、二等座车和整车车厢的物理模型和疏散模型;通过实地观测高铁列车乘客下车行为,获得乘客携带行李的时间分布特征,量化模型高铁输入参数;设计3种模拟场景,分别得到携带行李人员比例对二等车厢疏散时间、一等和二等座车厢排列对整车疏散时间以及站台出口宽度和位置对整车疏散时间的影响。结果表明:CRH380AL型列车二等座车厢疏散时间与携带行李人员比例之间呈先降后增的非线性关系;车厢排列对整车疏散时间有显著影响且存在最优车厢排列组合;超过6 m的站台出口宽度对整车疏散时间影响不大;站台出口间距对整车疏散时间影响显著且间距为200 m时,对应整车疏散时间最短。     

直线电机轮轨交通系统安全性分析

直线电机轮轨系统采用直线感应电机牵引 ,轮轨系统支承导向 ,是一种在技术、经济、环保方面均具有良好性能的新型城市轨道交通系统。该系统有两种主要技术模式 ,均有良好的安全运营记录。笔者介绍了系统的性能和设计特点 ;从牵引制动系统、控制系统、管理系统、养护维修系统以及防灾系统 5个方面对系统的安全性设计方法进行了总结 ;认为该系统具有良好的安全性能 ,先进的安全管理理念以及健全的安全防护系统 ;特别强调对该系统进行的安全设计研究 ,将为提高我国城市轨道交通系统的安全性提供新的思路     

磁路形状对电磁制动器制动安全性的研究

电磁制动器是一种新开发的新型车用制动器,保证制动性能并对该制动器的关键部件电磁体进行优化设计十分重要。通过分析车辆制动过程中电磁制动器的工作机理,得到电磁体的受力与磨损状况,提出并设计了非轴对称准椭圆形电磁体磁路,采用Ansoft3D电磁场软件计算电磁力和磁密,选取合理磁密制作了样品。由仿真计算和试验表明,制动时工作平稳,磨损均匀,满足了特定制动器制动力及制动安全的要求,为开发不同型号的新型电磁制动器打下了基础。     

过山车立环轨道设计方法

基于加速度研究过山车立环轨道曲线的设计方法。分别研究向心加速度恒定的立环曲线,加速度恒定的立环曲线和以欧拉螺线为基础的立环曲线。建立三种立环曲线的方程,通过数值方法进行求解,借助Matlab计算在给定初始条件和边界条件下的轨道曲线。以加速度为评判标准来分析三种曲线的优点和缺点,最终得到以加速度为基础的立环轨道曲线设计方法。     

游乐设施G加速度分析与判别方法

加速度是游乐设施安全性的一个重要指标,分析游乐设施加速度对乘客刺激性和安全性的影响,详细解读新颁布游乐设施安全规范中的G加速度的含义和要求,针对动力学仿真分析提出游乐设施G加速度的确定方法。研究新规范中加速度允许值的解析公式及单向加速度与联合加速度之间的关系,结合测试与仿真分析数据的特点,提出一种简单方便的G加速度判别方法。该方法对游乐设施加速度标准的理解和执行有较大的指导意义。采用提出的加速度分析判别方法,给出弹射蹦极最大G加速度估计、过山车组合加速度判别的工程实例。     

滚筒式制动试验台检验能力的比对试验及评价

制动性能是机动车安全技术性能检验工作中的重要项目,多采用滚筒反力式制动试验台.该种台试检验方法的评价指标较多,重复性不好,且影响检测结果的因素各异,因此其检验能力的比对试验及评价困难.通过比对试验的实施,讨论确定了进行比对的检测参量,分析了车辆技术状况变化对比对的影响.然后,分别采用经典统计法和稳健统计Z比分数方法对滚筒台式制动性能比对试验数据进行处理,对计算结果进行了分析讨论,并就结果的评价问题进行了进一步的探讨.本研究有助于促进和提升机动车安全技术检验机构的检验工作,对于保障道路交通安全具有积极地意义.     

泡沫铝填充结构救生舱多目标优化设计

为提高救生舱的安全性,设计了1种泡沫铝填充结构救生舱。利用Workbench对原型救生舱进行静力分析,以泡沫铝填充结构救生舱的内外板厚、泡沫铝厚、纵向和横向加强筋宽为设计变量,以原型救生舱的最大应力、最大位移以及模型质量为约束条件,以泡沫铝填充结构救生舱的静态最大应力、最大位移及质量为目标函数,分析各设计变量对目标函数的灵敏度并进行多目标优化设计;并利用数值仿真方法研究优化后的泡沫铝填充结构救生舱的抗爆炸冲击性能。结果表明:与传统救生舱相比,优化后的泡沫铝填充结构救生舱可以显著提高救生舱的静力及抗爆炸冲击能力,进而提高其安全性能。     

制动器用电磁体的另一种非对称磁路设计

为了获得更好地制动安全性及延长制动器寿命,针对相关文献中制动器用电磁体磁路的非对称设计方案的不足之处,提出了新的磁路形状设计,即采用开槽的方法来获得要求的非对称磁路,并对此作了理论分析。由于磁路形状复杂,采用Ansoft软件中Maxwell-3D对设计的电磁体进行磁场及其吸力的仿真计算。对仿真结果和理论分析作了对比。以此制作的样品试验结果表明,电磁体工作姿态平稳,未发现因卡死而出现摩擦力的大幅度波动。且磨损均匀,满足了工作寿命的相关要求,为电磁制动器安全制动、延长工作寿命提供了保证。     

轨道门式起重机大车制动优化设计

针对门式起重机大车制动松弛,制动磨损严重、出轨翻车的问题,以某工厂轨道门式起重机为载体,设计了一种带大车匀减速防撞功能的门式起重机,介绍了基本结构和工作原理,通过在大车轨道两端设置一段安全刹车保护区域,压力传感器感应大车是否进入了安全保护区域而发车提醒信号,进而PLC控制单元整合处理采集到的压力信号和速度信号后控制制动器,制动器自动采取刹车减速措施,提高了门机的作业安全等级。当大车未进入安全保护区域时,大车制动器采用单独供电的方式,设置延时继电器,使大车断电运行一段距离后刹车制动,减少频繁调紧刹车,增强制动效果,提高门机吊装的稳定性和生产效率。     

滑行车类游乐设施动力学建模与仿真

根据滑行车类游乐设施运行速度高、加速度大、载荷工况复杂,发生事故后果非常严重的现状,认为深入的动力学分析、结构强度校核和寿命分析预测对保证其安全性尤为必要。因而分析滑行车的结构原理,提出其多体系统拓扑构型,包括轮轨关系模型、各零部件之间约束模型。运用图形学方法研究了滑行车轨道建模参数提取和坐标变换技术。通过仿真分析,在设计阶段就可获得滑行车在不同工况下运行时各部件的速度、加速度及载荷时间历程,为结构设计、安全性评估提供可靠依据。实例表明,分析结果与实测数据非常接近,所提出的建模方法是可行的。     

列车大提速后周围流场变化诱发的事故隐患分析

选用CRH2型动车组l:l模型,对不同时速条件下列车周围流场进行模拟计算,得到列车所受空气动力随车速的变化规律,分析可能存在的安全问题.模拟结果表明:列车侧向力、升力和倾覆力矩均随着时速的增加而增大；列车快速行驶时,两侧处于负压状态,随着时速的增加负压程度也增强,垂直于列车方向压强梯度不断增大,轨道沿线两侧的行人或其它物体被卷入的可能性增加；与单列车模拟结果进行比较分析可以看出:两车交会时中间的压力非常低,列车的倾覆力矩明显增大,车体对内侧轨道的作用力也随之增大,列车运行危险性增加.     

永磁磁轨制动技术在轨道交通中的应用

介绍国外永磁制动技术在轨道交通中的应用情况;阐述旋转型永磁制动器和直线型永磁制动器的结构和工作原理;对永磁磁轨制动安装方式、控制方法、联合制动模式进行探讨。介绍了直线型永磁制动器的3种磁化形式:Halbach磁化、水平磁化和垂直磁化;运用准静态磁场分析方法,得出了各部分的磁场分布控制方程,矢量磁势A、磁感应强度B和涡流损耗的分布;从而得出了制动力的计算方法。实践证明永磁磁轨制动技术在轨道交通有着广阔的应用前景。