動車組設備重量在靜強度試驗中模擬方式的研究

高超 孫維光 任玉鑫

摘 要：在進行動車組車體靜強度試驗垂向載荷工況時，車體設備重量模擬有兩種方式：（1）設備重量均布放置于車內地板上。（2）設備重量單獨加載于設備安裝處。使用這兩種模擬方式進行試驗，并對兩種模擬方式的試驗結果進行了分析對比。試驗結果表明：在兩種重量模擬方式下，車體上相同測點的應力和垂向位移的偏差率最大分別為2.96%和2.75%，結果幾乎相同。可以得出結論：在進行動車組車體靜強度試驗垂向載荷工況時，設備重量模擬可通過把設備重量均布在車內地板上來實現。

關鍵詞：動車組；設備重量模擬；車體靜強度試驗

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

動車組車體是各種設備和乘客等重量的主要承載部件，車體結構應有足夠的強度和剛度以滿足承載要求。本文對某動車組車體靜強度試驗中的垂向工況中車下設備重量模擬兩種方式進行研究對比，研究兩種模擬方式對垂向載荷工況應力和位移的影響。

1 車體靜強度試驗標準

車體靜強度試驗標準按照標準EN12663-1：2010+A1：2014《鐵路應用-軌道車輛車體結構要求-第一部分：機車和客車》進行。此標準中規定，垂向載荷1.3（m1+m4）工況下的應力不超過材料的屈服極限。

2 試驗設備和試驗方法

2.1 試驗設備

試驗設備使用KYOWA UCAM 60B靜態數據采集系統。該系統通過車體上的應變片和位移傳感器測量相應的應力值和位移值。

2.2 車體參數和試驗方式

進行試驗的動車組車體主要技術參數如下：

主要尺寸參數見表1。

方式1：車內地板均勻分為25米，垂向載荷1.3（m1+m4）工況的垂向重量均布加載于車內地板上。如圖1所示。

方式2：變壓器設備載荷1.3mE由特制工裝單獨加載于其安裝位置處，其余垂向載荷1.3（m1+m4） -1.3mE均布加載在車內地板上。如圖2所示。

2.3 試驗測點的布置

由于變壓器設備單獨加載對變壓器安裝位置附近的應力影響較大，此區域能較好的比較兩種設備重量模擬方式的影響，所以選取此區域為應力測點區域。應力測點位置的布置見圖3。

位移測點選取一位側邊梁和二位側邊梁的各五個位置，位移測點的布置見圖4。

2.4 試驗過程

方式1：所有垂向載荷均布加載于車內地板上，通過放置砝碼（每個砝碼25kg）實現垂向載荷加載。

方式2：變壓器設備載荷通過特制工裝單獨加載于其安裝位置，如圖5所示，在特制工裝上放置砝碼（每個砝碼25kg）以實現變壓器設備重量加載。其余垂向載荷1.3（m1+m4） -1.3mE均布加載于車內地板上。

3 試驗結果和結果分析

3.1 應力測試結果

兩種方式下垂向載荷工況下的應力測試結果如表2所示。數據分析中引用偏差率[1]，對兩種加載方式結果進行比較。

注：偏差率=|方式1應力-方式2應力|/屈服極限 應力單位為MPa。

3.2 位移測試結果

兩種方式下垂向載荷工況下的位移測試結果如表3所示。數據分析中引用偏差絕對值和偏差率[1] 兩個參數，對兩種加載方式結果進行比較。

3.3 結果分析

由表3可以看出，在垂向載荷工況下，加載方式1和方式2應力測試最大測點為G57，該測點的偏差率為2.87%。偏差率最大的測點為G58，偏差率為2.96%。

由表3可以看出，在垂向載荷工況下，加載方式1和方式2位移測點偏差絕對值最大為V13，為0.49，偏差率最大為V13，為2.75%。

4 結束語

本文對某動車組車體靜強度試驗中垂向工況中的變壓器設備重量加載的兩種方式進行了試驗，對結果進行了分析對比，結果表明：

（1）動車組車體垂向載荷工況中，車下設備重量模擬的兩種方式對垂向載荷工況結果影響很小，應力最大偏差率僅為2.96%，位移最大偏差率僅為2.75%。

（2）在進行動車組車體靜強度試驗時，車體設備重量載荷模擬可以采用方式1實現，可以節省車體靜強度試驗過程中的特制工裝設計、生產、安裝等過程，可以縮短試驗時間，節省成本。建議動車組車體靜強度試驗垂向載荷工況中的設備重量載荷模擬采用方式1進行。

參考文獻：

[1]李繼賢，雷新紅，陳曉.地鐵車輛設備重量模擬方式對車體靜強度試驗影響分析[J].創新與實踐，2016，232（06）：28-30.