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寻找雄群和轮子的正确配方:12个月

发布时间:2020年9月10日||暂时没有评论

Neil Dinmore,铁路安全和标准委员会(RSSB)的结构和材料首席工程师,概述了RSSB如何继续支持创新解决方案,以改善转向架和轮对的生命周期,由英国交通部(DfT)资助。

为转向架和轮对找到正确的公式:12个月后

在2016年的车辆动态比赛之后,RSSB推出了450万英镑的竞争,以找到轨道车辆轨道损坏的创新 - 三个项目选择发展轨道车辆的改进。尽管冠状病毒大流行影响了初始时间表,但该项目在过去12个月内取得了进展。

项目一:碳纤维转向架

碳纤维转向架项目利用再生的碳纤维材料(由ELG碳纤维开创)为乘用车提供轻量级更换转向架框架,完全符合相关的结构,动态和消防安全标准。转向架比钢转向架替换为35%左右,制造过程有助于设计结构有效的框架。

完成的转向架包括来自阿尔斯通提供的现有转向架的许多组件,例如轴箱和悬架元素。没有许多这些组件,重量节省可能更为重要,因为框架本身比钢铁版更轻的60%。将现有的金属部件与碳纤维结构集成为主要挑战;然而,岩浆结构有与海洋工业中的工作相似的相似关系。

目前在Huddersfield大学,原型转向架正在进行实验室测试。该团队提供了更详细的更新,包括光纤应变测量的描述,这些纤维应变测量仪也已在海洋工业中使用,以实时监测结构完整性。使用复合材料的手动铺设制造原型;然而,这是一种劳动密集型的过程。正在进行发展以提高流程自动化,以便在生产中提供时间和成本。该联盟希望在将来生产至少有两种更换的缩影,以便在轨道上进行测试。

项目二:一级方程式悬架组件

惯性是电容器的机械模拟物;它产生的力与两端之间的相对加速度成正比。惯性装置由剑桥大学于2002年首创,已被用于改善一级方程式赛车的轮胎接触(称为j型减震器)。该元件本身和典型的液压阻尼器一样大,重量不超过几公斤,但有超过一吨的有效惯性,称为“惯性”。

Bristol大学和哈德斯菲尔德大学的团队采用了多体动态仿真工具,Vampire®进行了广泛的理论研究。这些研究用于证明含有惰性的潜在使用来减少轨道存取电荷,以减少车辆的初级偏航刚度(PYS)。理论研究的关键验收标准'调查结果是,减少剧情不会对骑行或安全性产生不利影响,即,任何修改融入惰性的转向架都将保持对相关标准和绩效标准的遵守情况。

惰性物体可以具有多种物理构造,包括机械滚珠丝杠或采用孔管阻尼的液压装置,其给出了各种集成选项。探索空间包络限制和转向架悬架特性的原型设备目前正在开发中。

一旦原型可用,就需要实验室测试来验证理论结果。有关此类测试的讨论正在进行中,认识到需要在赛道上进行测试,以充分证明惰轮的有效性和性能。一个关键的挑战是,在更高的速度下,效果更显著,因此更容易测量,这将限制测试可以在哪里进行。

项目三:紧凑型液压

一个财团 - 包括利勃海尔运输系统,大中心铁路(Arriva集团的一部分)和纽卡尔斯大学铁路研究中心) - 开发了一个有源径向悬架系统(ARSS)。

利勃海尔arss采用电动液压执行器,最初开发用于航空航天应用,以响应轨道曲率而主动操纵在轨道车辆转向架上的轮子。轴一端的几毫米的纵向位移足以使轴上与大多数曲线半径更紧密地对齐;该对准具有减小轮轨接触贴片中的力的效果。与惯性一样,系统有可能降低界面损坏和磨损。这可以通过降低在英国铁路基础设施上运行列车的可变使用费用来降低火车运营商的成本。轮子维护也可能是有益的。

这个系统已经被彻底建模以证明这个概念,而且RSSB在实验室环境中目睹了原型机的运行。英国一条私人铁路的轨道测试准备工作正在进行中。原定于2020年早些时候举行,但不幸的是,由于冠状病毒大流行而推迟了。准备工作包括改造现有的转向架,以适应曲线传感设备和执行器,它们位于径向臂衬套。系统被调整以确保它响应更大的波长轨迹(设计)曲率,而不是短波(不规则)曲率。修改的目的是满足相关标准和相关的分析和批准。物理改造现已完成,试验转向架的装配将于2020年夏季开始。试验转向架将安装在试验车辆上,另一端是未改装的转向架。两架转向架都将配备仪器,以便直接比较它们的性能。

目前的计划是在2020年夏末至秋初完成测试。然后对测试结果进行分析和评估,得出的报告将用于支持主线测试设计的开发。

总之,所有三个项目都侧重于改进对现有的转向架设计的修改,并显示出非常令人鼓舞的证据,他们减少轨道损坏的能力。一旦证明了概念,将通过在新的转向架设计中加入更好的剥削来开放。

尼尔Dinmore.拥有超过25年的铁路车辆机械工程经验。他作为毕业生加入英国铁轨,随后在加入之前为阿特金斯和interfleet(Snc-Lavalin)工作RSSB2018年。他代表英国关于欧洲标准委员会(车辆结构和火灾),开发英国铁路标准,并为创新项目提供技术支持。

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