动车组设备重量在静强度试验中模拟方式的研究

    高超 孙维光 任玉鑫

    摘 要：在进行动车组车体静强度试验垂向载荷工况时，车体设备重量模拟有两种方式：（1）设备重量均布放置于车内地板上。（2）设备重量单独加载于设备安装处。使用这两种模拟方式进行试验，并对两种模拟方式的试验结果进行了分析对比。试验结果表明：在两种重量模拟方式下，车体上相同测点的应力和垂向位移的偏差率最大分别为2.96%和2.75%，结果几乎相同。可以得出結论：在进行动车组车体静强度试验垂向载荷工况时，设备重量模拟可通过把设备重量均布在车内地板上来实现。

    关键词：动车组；设备重量模拟；车体静强度试验

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.002

    动车组车体是各种设备和乘客等重量的主要承载部件，车体结构应有足够的强度和刚度以满足承载要求。本文对某动车组车体静强度试验中的垂向工况中车下设备重量模拟两种方式进行研究对比，研究两种模拟方式对垂向载荷工况应力和位移的影响。

    1 车体静强度试验标准

    车体静强度试验标准按照标准EN12663-1：2010+A1：2014《铁路应用-轨道车辆车体结构要求-第一部分：机车和客车》进行。此标准中规定，垂向载荷1.3（m1+m4）工况下的应力不超过材料的屈服极限。

    2 试验设备和试验方法

    2.1 试验设备

    试验设备使用KYOWA UCAM 60B静态数据采集系统。该系统通过车体上的应变片和位移传感器测量相应的应力值和位移值。

    2.2 车体参数和试验方式

    进行试验的动车组车体主要技术参数如下：

    主要尺寸参数见表1。

    方式1：车内地板均匀分为25米，垂向载荷1.3（m1+m4）工况的垂向重量均布加载于车内地板上。如图1所示。

    方式2：变压器设备载荷1.3mE由特制工装单独加载于其安装位置处，其余垂向载荷1.3（m1+m4） -1.3mE均布加载在车内地板上。如图2所示。

    2.3 试验测点的布置

    由于变压器设备单独加载对变压器安装位置附近的应力影响较大，此区域能较好的比较两种设备重量模拟方式的影响，所以选取此区域为应力测点区域。应力测点位置的布置见图3。

    位移测点选取一位侧边梁和二位侧边梁的各五个位置，位移测点的布置见图4。

    2.4 试验过程

    方式1：所有垂向载荷均布加载于车内地板上，通过放置砝码（每个砝码25kg）实现垂向载荷加载。

    方式2：变压器设备载荷通过特制工装单独加载于其安装位置，如图5所示，在特制工装上放置砝码（每个砝码25kg）以实现变压器设备重量加载。其余垂向载荷1.3（m1+m4） -1.3mE均布加载于车内地板上。

    3 试验结果和结果分析

    3.1 应力测试结果

    两种方式下垂向载荷工况下的应力测试结果如表2所示。数据分析中引用偏差率[1]，对两种加载方式结果进行比较。

    注：偏差率=|方式1应力-方式2应力|/屈服极限 应力单位为MPa。

    3.2 位移测试结果

    两种方式下垂向载荷工况下的位移测试结果如表3所示。数据分析中引用偏差绝对值和偏差率[1] 两个参数，对两种加载方式结果进行比较。

    3.3 结果分析

    由表3可以看出，在垂向载荷工况下，加载方式1和方式2应力测试最大测点为G57，该测点的偏差率为2.87%。偏差率最大的测点为G58，偏差率为2.96%。

    由表3可以看出，在垂向载荷工况下，加载方式1和方式2位移测点偏差绝对值最大为V13，为0.49，偏差率最大为V13，为2.75%。

    4 结束语

    本文对某动车组车体静强度试验中垂向工况中的变压器设备重量加载的两种方式进行了试验，对结果进行了分析对比，结果表明：

    （1）动车组车体垂向载荷工况中，车下设备重量模拟的两种方式对垂向载荷工况结果影响很小，应力最大偏差率仅为2.96%，位移最大偏差率仅为2.75%。

    （2）在进行动车组车体静强度试验时，车体设备重量载荷模拟可以采用方式1实现，可以节省车体静强度试验过程中的特制工装设计、生产、安装等过程，可以缩短试验时间，节省成本。建议动车组车体静强度试验垂向载荷工况中的设备重量载荷模拟采用方式1进行。

    参考文献：

    [1]李继贤，雷新红，陈晓.地铁车辆设备重量模拟方式对车体静强度试验影响分析[J].创新与实践，2016，232（06）：28-30.