摘要：在我国进入改革开放的21世纪以来，我国的经济发展十分迅速，高速动车组转向架构架是现代物流体系中最为重要的结构之一，其不仅可以作用于高速动车组各个车厢的连接位置，同时对于铁路车辆检修工作而言也有着重要意义，所以为了使得高速动车组转向架构架可以更好的应用在动车组运行工作中，就需要针对其各项参数展开全面的分析与研究。在本篇文章中将会针对高速动车组转向架构架静强度与动荷载展开分析，希望可以为相关人员提供参考帮助。
关键词：高速动车组；转向架构架；静强度与动载荷
引言
铁路运输相比公路运输、航空运输、水上运输等具有运量大、成本低、污染小、连续性强等诸多优点，一般情况不受气候地形等外界因素影响。从第一条铁路建成开始，随着铁路事业的不断发展创新，新技术新成果的不断开发和引进，铁路运输凭借它的诸多优势己经逐渐成为现代化交通运输体系中最为重要的运输手段之一。为了在铁路运输领域创造更高的成绩，提高铁路运输能力和运输速度，世界各国争相发展铁路机车车辆制造业，这一行业也因此成为国民经济发展中重要的基础产业。
1高速动车组转向架结构
一个构架和两个轮对组成的用以支撑整个车体的小车即为转向架。转向架构架和轮对的质量、尺寸、转动惯量以及悬挂等参数能够直接影响列车运行的稳定性和乘客乘坐的舒适性。随着铁路事业的发展，我国客车针对转向架强度和动力学性能方面的研究逐渐从落后走向先进，各种先进技术层出不穷，新型转向架的使用为使我们的旅行变得越来越舒适提供了有利条件。转向架的主要作用有：能够支撑整个车体，承受并传递横向、垂向、纵向载荷及驱动力和制动力，均匀分配由车体产生的重量；能够提高车辆的载重和运行速度，满足运输需要；利用转向架的轴承装置将滚动转化平动，提高列车运行稳定性；可以同时适应直线线路和曲线线路的运行，保证列车运行安全。转向架在传递牵引力和制动力的同时充分利用车轮和轨道之间的粘着力，放大由制动缸产生的制动力，有效提高列车的制动效果，保证行车安全。新型的转向架一系悬挂和二系悬挂均安装有减振器，具有良好的减振特性，可以减小列车轮对和轨道之间的作用力，能够有效较小在列车运行过程中产生的振动和冲击。
2高速动车组转向架构架的静强度分析
2.1对接结构出现焊接热裂纹
焊接热裂纹（weldinghotbreaking），其主要产生于接近固相线的高温之下，在出现裂纹的周边会出现沿晶界分布的特征。通俗的来讲，焊接热裂纹就是在实际焊接的过程中，高温的液态金属凝固时间至固态时间中产生的裂纹，即为焊接金属在一次结晶的过程中所产生的裂纹。与此同时，因为转向架管对接结构的融合性比较差，所以为了保证融合一定要开较大角度的坡口，焊接的时候边缘一定要停留保证融合良好。否则当融合情况较差时，就会导致在焊缝边缘留下隐患，同时打压的时候在边缘出现失效。同时由于异种母材的热膨胀系数不同，冷却过程中形成的内应力过大、同种材料焊接加热不均匀，造成冷却过程中收缩不一致、焊缝正在凝固时，零件相互错动、结晶温度间隔过大、焊缝脆性过大等问题，就会导致转向架管对接结构出现焊接热裂纹的现象。最终这一因素就会导致，高速动车组转向架构架在静置的情况下也会出现较为严重的质量问题。
2.2静强度分析
超常载荷运营工况最大应力出现在转臂定位臂与侧梁连接处，等效应力值为250MPa；运营载荷工况最大应力出现在纵向梁与横梁连接处，等效应力值为135MPa，两种工况的应力值均小于材料S355J2W（H）的许用应力355MPa，满足材料静强度要求。（1）根据材料的疲劳极限图对关键点的平均应力和应力幅值进行疲劳强度评估。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆各关键点的应力均在允许范围内.因此，构架满足疲劳强度要求。（2）模拟车辆运营工况分别对构架关键焊缝应力因数进行计算分析。依据EN15085-3《铁路上的应用-铁路车辆及其部件的焊接-第3部分：设计要求》要求，对转向架构架关键焊缝的应力因数进行计算分析，应力因数小于0.75，应力等级为低级；应力因数0.75-0.9，应力等级为中级；应力因数大于0.9，应力等级为高级。此外，通常情况下只有焊缝11（横梁与侧梁外侧连接处的焊缝）的应力因数为0.78，应力等级为中级。其余个关键部位应力因数均小于0.75，应力等级较低，满足疲劳强度要求。
3高速动车组转向架构架的动载荷分析
3.1铁道车辆的多体动力学理论基础
复杂的机械系统一般都是由许多个刚体和柔性体组合而成的，研究这类系统的动力学问题时一般先将复杂系统拆分为简单的刚体和柔性体，通过添加约束、力元、接触等元素来定义它们的连接关系，从而完成多体动力学建模实现仿真过程。通过车辆动力学仿真无需经过实际线路测试就可以对基础设施和运行的车辆进行动力学性能分析，测试车辆动力学性能，还可以在经验数据的支持下输入不同的轮轨参数来模拟实际的轮轨接触位置、接触力以及轮轨之间的蠕滑特性等铁道车辆系统的动力学性能主要包括平稳性、稳定性（安全性）以及车辆曲线通过能力三个方面，这些方面主要涉及到列车舒适性、防止蛇行运动稳定性、防止脱轨稳定性等诸多性能，各个性能均各自的评价指标。车辆系统动力学主要考虑的问题有.（l）蛇行运动蛇行运动是列车运行时突然出现的左右偏转的不稳定振动现象，这种振动不仅会降低乘坐舒适性，还会破坏轨道甚至导致列车脱轨、倾覆等安全事故。如何设计车辆系统才能保证其在提高运行速度的同时防止蛇行失稳的发生。（2）曲线通过与防止蛇行运动的要求相反，当车辆通过曲线时，最好能增大车轮踏面斜度减小车轮作用在轨道上的横向力，如何平衡这两种要求.（3）舒适度由轨道随机不平顺、轨道冲击不平顺等产生的轨道激扰以及车辆自身产生的干扰（如起动和刹车时相邻车辆之间的前后冲击等）是影响乘坐舒适性的主要因素。建立怎样的振动系统才能尽可能排除这些干扰。（4）列车交会当列车交会时会产生气动横向力和气动升力，还会产生强烈的空气爆破声甚至能击碎车窗的玻璃。列车交会时车速越高，车体产生的横移量就越大如何仿真计算列车交会产生的横向压力和振动特性。（5）脱轨安全性如何在保证不脱轨的前提下提高列车行驶速度。（6）倾覆安全性轻量化列车在遭受到横风影响时是否能防止列车倾覆。（7）运动与控制通过控制技术和手段能够在多大程度上降低列车对轨道的压力、提高列车运行安全性和舒适性。本文进行车辆动力学仿真分析的主要目的是为了获取转向架构架在直线工况和曲线工况运行时的主要载荷变化情况。
结语
随着现代社会的发展促使高速动车组对于铁路车辆检修工作来说有着较为重要的帮助作用，通常情况下高速动车组在铁路车辆检修方面的应用不仅包括物资管理，同时还包括了工作管理，无论是传统的结构连接动载荷还是现代的转向架构架分析，其对于现代社会的发展而言都会起到较为重要的帮助与影响作用。而后在分析之后展开工艺管理，最终实现将高速动车组顺利应用在中国铁路事业中，从而提高运行工作的质量与效率。
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论文作者:张峰,姚华实
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/11
标签：转向架论文; 应力论文; 车组论文; 构架论文; 列车论文; 动力学论文; 载荷论文; 《基层建设》2019年第23期论文;