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轨道车辆耐碰撞性研究进展_雷成

轨道车辆耐碰撞性研究进展_雷成
轨道车辆耐碰撞性研究进展_雷成

第35卷第1期铁 道 学 报Vol.35 No.12 0 1 3年1月JOURNAL OF THE CHINA RAILWAY SOCIETY January 2013

文章编号:1001-8360(2013)01-0031-10

轨道车辆耐碰撞性研究进展

雷 成1,2, 肖守讷1, 罗世辉1, 张志新3

(1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都 610031;2.郑州铁路职业技术学院车辆工程学院,河南郑州 450052;

3.南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司齿轮传动事业部,江苏常州 213011)

摘 要:对轨道车辆耐碰撞性研究的国内外最新进展进行综述,并对列车碰撞研究的主要方法及存在的问题、耐

撞性车辆设计及评价标准进行论述。研究表明:我国在轨道车辆耐碰撞安全性技术研究方面与国外存在较大的

差距,应在列车碰撞响应与车体结构安全性关系、列车碰撞试验标准和试验设备、列车碰撞后脱轨机理等方面进

行深入的研究,并亟待制定符合我国国情的列车碰撞安全性标准。

关键词:轨道车辆;耐碰撞性;发展方向

中图分类号:U270.2 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1001-8360.2013.01.005

State-of-the-art Research Development of Rail Vehicles Crashworthiness

LEI Cheng1,2, XIAO Shou-ne1, LUO Shi-hui 1, ZHANG Zhi-xin3

(1.State Key Laboratory of Traction Power,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China;

2.Vehicle Engineering Department,Zhengzhou Railway Vocational &Technical College,Zhengzhou 450052,China;

3.Gear Transmission Department,CSR Qishuyan Institute Co.,Ltd,Changzhou 213011,China)

Abstract:The state-of-the-art researches of rail vehicles crashworthiness at home and abroad were reviewed.The main methods of train collision researching and the existing problems were discussed.The design and eval-uation standards for vehicles of crashworthiness were expounded.The studies show that there exists a big gapbetween China and abroad in rail vehicle crashworthiness safety technology research,in our country further in-depth research work should be carried out in respect of the relationship between train collision response,andcar body structure safety,train collision test standards and test equipment and train derailing mechanism aftertrain collision,and the train crashworthiness standards need to be formulated in line with the actual conditionsof our country.

Key words:rail vehicles;crashworthiness;development direction

随着轨道交通广泛采用诊断、监测、通信、失效保护制动、现代化的列车控制系统等主动安全防护系统,发生重大交通事故的可能性越来越小。但是,在实际运营过程中,各种形式的人为错误和运行环境的突然变化却难以避免。由于轨道车辆乘客数量众多,一旦发生意外事故,往往会带来严重的后果。

收稿日期:2012-08-23;修回日期:2012-10-22

基金项目:国家自然科学基金(51275432);

河南省教育厅科学技术研究重点项目(12B580004)作者简介:雷成(1980—),男,河南开封人,博士研究生。

E-mail:leichenglc@126.com 近20年来,许多国家对轨道车辆的结构进行抗撞击设计与分析,提高了列车的耐碰撞性。耐碰撞性列车结构设计是在车体的特定部位设置一定的变形区域,或安装能量吸收装置和防爬装置,尽可能多地吸收列车碰撞时的动能,从而降低碰撞作用力,防止列车交叠事故发生,从而最大限度地减少人员伤亡。对轨道车辆耐碰撞性的研究使列车产品的耐碰撞性能得以提高,新的研发思路突破既有设计、技术瓶颈,提高列车被动安全防护技术,使其在碰撞事故发生时损失降到最小,对提高列车运营安全性具有重要的现实意义。

1 国内外轨道车辆耐碰撞性研究现状

1.1 国外列车耐碰撞性研究现状

国际上对机车车辆碰撞的深入研究始于20世纪80年代中后期,英、法、德、美等发达国家相继对列车碰撞进行了大规模、长时间的研究。

近20年来,英、德、法、奥地利、比利时等国通过对列车碰撞事故的广泛调查、统计及对多次发生的典型列车事故类型进行的还原研究,率先出台了轨道车辆被动安全防护的技术规范和应用标准,如文献[1-2]及欧洲铁路互联互通技术规范中的有关标准[3]。美国也在联邦铁路局(FRA)安全法规中建立了有关规范[4]。这些标准对新造旅客列车的耐碰撞性及乘员保护提出明确的规定,不满足标准要求的列车一律不予采购。

英国是最早研究列车碰撞的国家之一,提出耐碰撞性车体结构设计和以可控大变形方式吸收碰撞能量的概念,并进行了实物碰撞测试,在自制试验台上对车体端部进行准静态冲击试验和2列全尺寸列车的正面碰撞试验等[5]。英国铁路管理委员会于20世纪90年代成立从事列车碰撞问题的专门研究机构,通过理论和试验研究,总结出耐撞性车辆结构的设计方法和原理,提出在车体的防撞性设计中应采用多级能量吸收系统。英国的研究表明,符合耐撞性设计理念的铁路客车应在碰撞过程中保证司机室及乘客区的安全,且加速度须保持在允许的范围内。英国铁路公司(British Rail)开发出耐撞性司机室结构[5-6]。Lu G[7]通过线性和非线性仿真,得出结论:列车中车辆的数量对能量吸收的影响有限;头车后面的车辆吸收能量少于头车吸收能量的45%;对于研究头车端部和中间车端部的碰撞行为,由3个或4个车辆组成的列车间的碰撞足以代表由更多车辆组成的列车的碰撞行为。同时,该研究还建立了头车和其他中间车吸收能量的计算公式,并指出这些公式可应用到所有高速碰撞的轨道车辆中。

1990年至2007年,由欧盟资助的TRAINCOL、SAFETRAIN、SAFETRAM及SAFE INTERIORS等项目从耐碰撞车辆的设计工具、干线铁路列车被动安全的设计方法、有轨电车的被动安全性设计方法和列车内部设备的被动安全性等多个方面进行深入细致的研究,于2007年形成标准EN15227-2007版本。为了确定车辆端部防碰撞性设计的结构参数,项目组分析了欧洲典型列车结构的碰撞特性,绘出列车头车端部和中间车两端的防碰撞结构区域/部件的理论特性曲线,规定这些部位截面的载荷-变形曲线及其容许极限。为验证仿真计算结果,在波兰Zmigrod试验中心对司机室模块进行了实物碰撞试验。2001年7月启动的Safetram项目,审查了各种车内布局,在其最终报告中提出一套安全改进建议,这些改进通过建立动力学模型和试验台试验来评估。采用Hybrid III型假人进行一系列试验台试验,这些试验分别由法国国营铁路(SNCF)于2003年8月由法国交通与安全研究所(INRETS)以及由英国MIRA实验室于2003年12月进行。通过使用动力学模型来计算就座旅客和司机在所规定的碰撞情景下的行为和反应,从而确定所出现的损伤[8-9]。

法国参考车辆耐碰撞性结构设计理念,将无动力车辆两端结构设计为弱刚度的吸能区,并采用高性能计算机对某TGV高速列车车辆结构进行耐撞性优化。1993年,法国阿尔斯通公司把列车耐碰撞性设计思想应用于“欧洲某夜间列车[10]”项目,提供了高于英国铁道组织标准要求的列车。从1994年~1996年,SNCF发起一系列关于TGV列车的试验,并对单个车辆进行了在线实车撞击试验。通过分析、试验,为动车和尾部拖车设计分别可承受8MJ和6MJ以上碰撞能量的结构,车辆间安装了防爬装置。此外,为验证双层TGV列车和XTER内燃动车组的耐碰撞性能,进行了实车尺寸试验[11]。

德国汉诺威大学与西门子公司合作对城市轻轨车辆结构的耐碰撞性能进行了研究。庞巴迪公司运输部下属德国机车车辆制造企业制造的防碰撞城市轻轨列车中,装备了与汽车类似的安全气囊装置,并在司机室控制台上添加软垫,以达到碰撞发生时保护驾驶员的目的。为了满足北美国家对乘客、司机进行被动安全性保护的强制性要求,位于美国密苏里州的西门子科研中心对波特兰某列车车辆以35km/h速度撞击刚性墙的情景开展非线性有限元数值仿真。西门子交通技术集团已成功研发了多种铁道车辆的被动安全技术解决方案,并对碰撞能量吸收区与车体结构分别制造后进行集成,探讨了采用集成或易更换的能量吸收结构的模块化设计等不同方案[9,12-13]。德国已在城市轻轨车辆、ICE第三代列车上全面采用了耐冲击车体结构技术。

20世纪90年代,美国FRA进行了大量列车碰撞的试验和仿真研究[14-18]。早在1997年,美国就建立了有关列车碰撞的安全规范。从1999年11月开始,在科罗拉多的美国交通运输技术中心开展多次整车碰撞试验,重点研究单辆车与刚性墙、机车与机车、机车与车辆、车辆与车辆、列车对列车的碰撞以及列车发生碰撞后乘客的二次碰撞特性,提出碰撞能量管理(CrashEnergy Management,简称CEM)的设计思想。CEM

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的核心内容是:将车体的纵向刚度设计为变化的,乘员区的刚度大,非乘员区的刚度小。这种措施将整个列车结构的变形分散到非乘员区域,保护乘员区域,限制车辆的减速度,尽量控制碰撞中整个列车的行为。CEM措施可为列车高速碰撞中车体结构的安全性和司乘人员的保护带来重大帮助[19-20]。通过控制关键位置的变形,CEM列车能抵抗2种最危险的变形模式:爬车和大规模的横向屈曲[21-22]。

在碰撞事故发生时尽可能地保护司乘人员的安全是列车被动安全技术研究的核心问题。列车碰撞后速度的突然改变,会使原本与列车相对静止的乘客与客室内的座椅、隔墙等设备发生碰撞,造成伤害。另外,如传递至乘员身体的载荷超过人体能够承受的极限,会使人体的器官或组织受损。特别是严重碰撞时,乘客生存空间发生挤压变形,会危及乘客的生命安全。

控制车辆的减速度,分隔乘员,提供合适的碰撞界面,使用乘员约束(如腰部和肩部安全带)能减小二次碰撞对乘员的伤害[23]。

美国的Volpe国家交通系统中心和FRA在轨道车辆乘员损伤方面进行了大量的计算机仿真和试验研究:

文献[24-27]对碰撞车辆内部乘员的多种场景进行了仿真和试验研究,比如,有约束或无约束的试验假人坐在司机室的传统座椅上,面对面、面对背或背对背地坐在通勤列车或城际列车座椅上,如图1所示。研究针对列车中车辆运动对乘员的影响,乘员受到伤害的程度及碰撞过程中桌、椅产生的作用。研究发现,现有桌、椅在二次碰撞中不能很好地保护乘员,且有可能加剧对乘员的伤害,需进行改进,特别是座椅与车厢的连接装置的失效会导致乘员间隔的丧失。研究还发现,在乘员的生存空间受到侵入之前,CEM车辆的端部可吸收更多的能量,因此,CEM车辆能承受更高的撞击速度。研究证明,采用碰撞能量管理(CEM)思想对列车客室内部设施进行改进可显著提高对乘员的保护。通过对座椅间桌子的改进可为乘员提供间隔,使乘员的伤害限制在可接受的水平,在座椅靠背上放置硬、厚的垫子可进一步减轻对乘员头部和颈部的伤害。此外,有无安全带时乘客与车内设备二次碰撞的损伤情况的对比、分析表明,在有腰部和肩部安全带束缚的情况下,乘客的安全系数明显提高。因此建议在列车座椅上加装安全带[24]。图2所示为美国FRA进行的安全带对乘员二次碰撞影响的仿真。

文献[28]建议,在司机和控制台之间安装一个可变形的垫子,在座椅和控制台之间安装由2个充气式管状构件组成的“V”型部件。研究表明,这些装置

可限制司机的相对运动,减小颈部、头部、躯干及腿部所受伤害。

与座椅间桌子的碰撞会给乘员带来胸部和腹部的

第1期轨道车辆耐碰撞性研究进展 

致命伤害,Volpe中心协助FRA通过仿真和按实际尺寸试验研究了可限制、分散乘员腹部载荷的桌子,建议强化桌子与车厢的连接,采用易变形的桌子边缘及能量吸收装置减小作用在乘员腹部的载荷。详细说明了改良型桌子的设计要求,包括服务、制造和乘员保护要求。研究提出4种满足这些设计要求的概念桌子,包括采用可压碎的泡沫或蜂窝材料制造桌子的边缘,其中一种如图3所示。改良桌子的策略可总结为6个步骤,如图4所示[29-30]。采用耐碰撞性设计的CEM

勤车的座椅能显著降低乘员在二次碰撞中受到的伤害。研究提出了耐碰撞性座椅必须满足的要求,包括乘员间隔、允许的最大伤害指标、座椅允许的最大永久变形等,并为通勤车座椅设计提供了能更好管理和分散二次碰撞能量的措施[31]。

在FRA主导的整个研究中,碰撞动力学模型一直被应用。K.Severson[32]利用集中质量动力学模型预测了传统的北美客运列车的单辆车、两辆车实车尺寸试验结果。并建立一个模拟车辆三维刚体运动的动力学模型,采用该模型模拟的列车纵向运动与实车尺寸试验结果基本一致,但是垂向和横向运动与试验结果差别较大。为了更准确地模拟列车的碰撞过程,J.M.Karina[33]利用Adams软件建立一个三维动力学模型,模拟2006年3月在美国进行的两列车碰撞试验[18](见图5),模拟结果与实车尺寸试验结果基本一致,进而为开发一个用于评估其他列车碰撞情况和改进车辆设计的工具奠定基础

日本从1994年出厂的E217系电动车组开始,将列车头车端部设计为具有两个不同冲击能量吸收结构的区域,即吸收冲击能量的“易变性区域”和使司乘人员得到保护的“生存区域”[34]。日本川崎重工业株式会社交付美国纽约地铁使用的R142型地铁列车,为满足美国标准提出的车体结构吸收撞击能量的要求,在科罗拉多州普韦布洛市进行了单台整车的碰撞试验[35]。

韩国的研究人员经过对多种列车前端结构设计的评估、比较,认为:当行驶速度为110km/h的列车与15t质量的刚性障碍物碰撞或两列车以60km/h相对速度碰撞时,列车前端结构所吸收的能量必须超过5MJ才能满足存活空间无异物侵入、无爬车现象,且乘客减速度低于5g[36]。

在汽车行业,已经形成较为成熟的乘员碰撞损伤标准。在轨道车辆领域,对乘员损伤生物力学以及危险判据的研究起步较晚,但目前一些国家也颁布相关标准,如英国的铁道车辆内部耐撞击性能标准[37]。该标准对铁路乘员的碰撞损伤给出评价指标。对于座椅试验,要求HybridIII假人的头部损伤判据(HIC)小于500,头部连续3ms加速度值不能超过80g。此外,还有美国公共交通委员会颁布的通勤列车座椅标准[38]。但是这些标准对乘员安全性判据的规定都是借鉴汽车领域的研究成果。实际上,轨道车辆乘员损伤的研究主要还是参照作为汽车领域权威的美国道路交通安全局(NHTSA)制定的汽车碰撞法规FMVSS208[39],该

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标准要求HybridⅢ假人的HIC不得大于1000,胸部合成加速度持续时间大于3ms的部分不应超过60g,胸骨相对脊柱的压缩变形不应超过76mm,经大腿骨传递的轴向力不得超过10 000N。

1.2 国内列车耐碰撞性研究状况

我国在列车被动安全防护技术方面的研究起步较晚。上世纪90年代开始,随着我国铁路事业的发展以及国际交流合作的常态化,我国铁路行业的各科研院所和机车车辆制造工厂开始着手这方面的研究。

由于实车试验费财费力,且可重复性差,加上计算机仿真技术的不断发展,因此国内研究人员大多致力于对车辆碰撞大变形的仿真模拟,欠缺对机车车辆碰撞的试验研究。我国目前还没有列车耐撞性评价标准出台。

中南大学高速列车研究中心是我国较早开展列车耐撞性结构研究的单位之一,1996年至今已建立一套耐碰撞吸能机车车辆车体设计、计算方法,可进行两列车在不同运行速度时的正面及追尾碰撞、车辆和可移动的可变形或刚性障碍物碰撞的仿真分析。通过模拟,可得到被研究列车中通过塑性大变形来吸收碰撞能量的车辆位置、各车辆的变形程度、各碰撞界面的撞击力以及加速度、速度、撞击界面力的时间历程、部件及整车的吸能情况等一系列参数。该中心还研制了装有大量程撞击力测量传感器的部件碰撞试验装备,可实时检测碰撞过程中的碰撞力变化,并对多种承载吸能装置、附加式吸能装置进行试验研究。田红旗等在对吸能装置开展试验和仿真研究的同时,提出了耐撞性客车设计方法[40-42]。

西南交通大学的刘建新、周本宽[43-44]、肖守讷、胡小伟、贾宇、雷成、陈汉珍、单其雨、张志新[13,45-51]等对地铁车辆、高速动车组等端部吸能装置进行大量仿真研究。结合理论研究,采用非线性有限元软件LS-DYNA对列车碰撞行为进行仿真分析,他们借鉴汽车领域成熟的乘员安全评价方法,对高速列车在典型工况下乘员的二次碰撞安全性进行研究性评估,并研究座椅间距、椅背刚度及安全带对高速列车乘员二次碰撞的影响,对座椅布置及座椅结构等给出合理化建议。在与南车南京铺镇车辆有限公司、青岛四方机车车辆股份有限公司,北车大同机车厂等企业的长期合作中,对耐撞性吸能装置进行试验研究。研究结果表明,仿真结果和试验结果具有较好的一致性,可满足设计要求。

同济大学李健、沈刚等采用动力学方法研究了耐撞性车辆设计方法和吸能装置的力学特性[52]。赵洪伦等对城市轨道列车及高速列车开展了耐碰撞仿真分

析研究,对列车吸能防爬结构等进行优化设计,通过结合有限元和多体动力学方法,寻求一种既准确又快速的仿真方法[53-54]。王文斌等对轨道列车乘员的二次碰撞伤害进行了研究,研究车内布置及座椅设计参数对乘员伤害的影响,得出同向布置、合适的座椅靠背刚度和座椅间距能减小乘员的HIC值和碰撞的相对速度[55]。

大连交通大学的兆文忠、陈秉智、车全伟等对CRH3型动车组进行仿真研究,研究该型动车组的大变形模式、车辆的吸能情况以及撞击力、车辆速度、加速度等的时间历程,并在模型中加入假人模型研究乘客的二次碰撞情况;对上海地铁某些线路的车辆吸能结构进行抗撞性优化;与长春轨道客车股份有限公司合作对某出口沙特的城轨列车进行耐撞性仿真,并验证其设计的合理性[56-58]。

中国铁道科学研究院的刘金朝、王成国、李兰等对薄壁金属圆管的轴向压溃过程进行了耐撞性数值模拟,还对我国铁路25B型客车和部分城市轨道列车开展了碰撞数值仿真以及乘员二次碰撞研究;与天津滨海快速交通发展有限公司合作,对天津城市轨道列车的头车多级吸能装置及其布置进行仿真研究,经过研究发现,面对面座椅相对于同向布置座椅不仅造成乘员伤害较大,而且会增加受伤害乘员的人数,建议座椅的设置尽量采用同向布置[59-63]。

2 列车碰撞研究的主要研究方法及存在问题

列车碰撞研究的主要方法包括试验和仿真两大类。其中,试验方法借助先进的测试手段,既可得到几乎所有所需特征参数,又可在三维空间模拟列车碰撞时可能发生的各种姿态,是最为有效、最具说服力的研究手段。但是,由于碰撞试验破坏性大,试验过程出现不可控因素,需要尖端测试手段才有可能对试验全程进行监测。所以试验分析所需经费巨大,可重复性很差,且具有很大的危险性。

由于铁路列车的类型、碰撞障碍物以及列车碰撞事故的类型多种多样且不断更新,加上产品设计的周期越来越短,将设计初期的实物制造出来用于试验费时费力也不经济。所以,对我国这样经济基础相对薄弱的发展中国家来说,目前试验方法仅停留在对小部件的研究上,尚未有实车碰撞试验的报道。

计算机仿真是研究列车碰撞的另外一种方法,经济便捷、操作性强,可解决上述试验方法存在的诸如大耗费、重复性差、周期长等缺点,可在设计初期对列车模型进行有效评估,便于设计师及时修改方案,大大缩

第1期轨道车辆耐碰撞性研究进展 

短设计周期,节省设计经费,又可对现有列车产品进行耐撞性评估。同时,借助现有成熟的商业软件,仿真方法无需其他外界系统的辅助就可得到试验方法可得到的所有数据。通过人为控制计算时间步长,所采集的具有时间历程的数据甚至比试验方法所得更加详细。随着计算机软硬件技术的发展和高度非线性有限元技术的逐渐成熟,计算机模拟仿真已基本能够应对列车大系统碰撞中的难题,目前可用于碰撞分析的非线性有限元软件有LS-DYNA、MADYMO、RADIOSS、MSC.DYTRAN、PAM-CRASH等,可用于动力学分析的商业软件有AMAMS、SIMPACK等。

列车是个非常复杂的大系统,车辆间一般通过车钩装置来进行力的传递,不仅几何尺寸比汽车等小型设备明显偏大,且设备繁多、质量大。另外,列车在轨道上运行,列车碰撞可引起列车脱轨、爬车、蛇形和折叠等一系列汽车碰撞中不可能出现的严重后果。虽然碰撞模拟技术在汽车行业已发展多年并有相当丰富的经验积累,但是鉴于列车系统的特点,汽车碰撞的经验并不能直接用来解决列车碰撞中的所有问题。

目前,国内学者大多采用非线性有限元对列车碰撞进行模拟,由于列车结构复杂且尺寸巨大,对其进行网格离散后的有限元计算模型规模太大,计算耗时长且需占用非常多的计算机资源,难以满足企业在车辆概念设计和方案设计方面快速、有效的要求。多体动力学在列车系统运动学和动力学分析上有较强的优势,但却无法精确地对弹性体碰撞接触部位的变形及其非线性刚度等参数进行计算。为了解决这个问题,部分学者建议采用有限元与动力学混合仿真的方法对列车碰撞进行模拟。这种方法的主要思想是首先通过有限元方法得到列车端部结构的非线性特性,再将此特性引入多刚体动力学中模拟列车的端部结构,列车的其余部分则用刚体模拟。这种方法可节省大量计算机资源,但是,即使列车碰撞中各位置车钩、各相邻车端配置及结构完全相同,其碰撞相对速度在同一碰撞事故中并不相等,甚至相差较大。这些结构在不同速度等级的碰撞中有着截然不同的力学特性,如气液车钩装置、应变率敏感材料的使用,都使得其力学特性具有速度敏感性,而各车端的相对碰撞速度在数值仿真之前是无从获得的。所以,用在某一速度等级下得到的车端结构的力学特性在动力学中赋予所有车端显然不够合理,况且碰撞速度的增加不能保证车体的其他部分保持刚体运动,用刚体来代替它们就无法考证这些结构自身可能发生的大变形。

综上所述,在耐碰撞车辆设计的不同阶段,可采用不同的研究方法。在进行车钩设计(包括缓冲器、压溃

管)时,研究列车端部、中部能量吸收区域的载荷和吸能水平时,研究列车碰撞过程的动态响应、碰撞过程中的力、速度和加速度时,可采用多体动力学的研究方法;在进行能量吸收元件设计、列车端部和中部能量吸收区域设计以及研究列车碰撞过程中各车辆详细的变形特性、加速度等时,可采用非线性有限元分析的研究方法;对于能量吸收元件的验证、列车碰撞过程中的动态响应、各车辆的变形特性和加速度等的验证,可采用准静态或动态试验的研究方法。

3 耐撞性车辆设计及评价标准

对机车车辆耐撞性的评价标准首先在机车车辆发达的欧美国家发展起来。随着机车车辆种类及构造的不断更新和列车运行速度等级的不断提高,列车碰撞将不断有新工况涌现,所以这些国家的相关标准仍处于不断完善的阶段。我国目前还没有列车耐撞性评价标准出台。

文献[2]对耐碰撞车辆设计要求为:两列相同类型的列车发生碰撞时,车辆端部纵向变形量不得大于1m,车辆前端的能量吸收能力不得小于1.0MJ;对于动车组以及固定编组的列车,碰撞最大纵向冲击力不得超过3 000kN,对于其它类型编组列车,碰撞最大纵向冲击力不得超过4 000kN;车辆防爬器能承受100kN的垂直载荷。

欧盟资助的SAEFTRAIN等项目的研究成果表明,车辆间的防爬器需能承受150kN的垂向力,如果两车垂向存在100~140mm的高度差时,将可能有爬车的危险,建议控制车辆间的高度差不超过100mm;在碰撞发生时,客室的最大减速度不应超过5g,在中间车端部结构0.5m的变形行程内有最大载荷3 000kN的情况下,可吸收0.7MJ能量,头车最大变形为1.8m,可承受的最大载荷为3 400kN,吸收能量4.6MJ[9]。

根据美国FRA有关铁路装备耐撞性的设计标准,对于运行速度高于200km/h的铁路客车,其能量吸收控制、客室内部陈设和装饰均应符合文献[4]的相关要求。这些规定对列车能量吸收控制的常规要求是,列车的非载客区设计成以可控方式发生大变形的能量吸收结构。列车须具备13MJ的能量吸收能力,其中头车(机车)前端结构可吸收5MJ的碰撞能量,头车末端具备3MJ的能量吸收能力,且与头车相连挂的第一节客车车辆靠近头车的一端须具备5MJ的能量吸收能力。在两列相同列车以48km/h的相对速度对撞工况下,客车加速度不得超过8g[64]。

法国和德国的标准规定:一列车以110km/h速

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度撞击质量为80t的物体,整列车至少吸收20MJ的能量,头车吸收8MJ能量,机次位的车辆吸收5MJ的能量,其余车辆吸收7MJ的能量[10]。

文献[1]规定:整个碰撞模拟过程中,应保证每个转向架至少有一个轮对与钢轨有效接触,如防爬单元在碰撞中可完全起作用且提供碰撞车辆间稳定互锁,并可将产生的最大界面力适当地传递到互锁界面上,则允许车轮与轨面间的距离高达100mm;当车组发生所规定的碰撞情况时,救生空间的塑性应变应当控制在10%范围内,救生空间的纵向平均减速度应小于5g。

从上述标准可看出,耐撞性客车设计的重点是:在保证车体载客区强度的基础上,提高车辆对能量的吸收能力,将非载客区设计为可产生以可控方式变形的吸能区域以保护载客区的安全。国外学者对上述几种标准进行了比较,认为文献[1]的要求较为严格。因此,可参考该标准进行列车端部耐碰撞性结构的设计。

4 我国轨道车辆耐碰撞性研究的展望

在轨道车辆的耐碰撞性研究领域,我国与发达国家存在较大的技术差距。今后应在以下几方面进行深入研究:

(1)从多体系统动力学理论出发,研究列车中车辆之间、车体与走行部之间科学有效连接的多体动力学模型,利用碰撞力学理论和统计理论,研究列车多体模型在发生不同碰撞类型、不同速度等级、不同能量吸收比例、不同车体结构刚度等级所产生的碰撞响应类型,建立列车在各速度等级下每种碰撞类型所要求的车体结构纵向刚度和车体结构安全性指标体系,构建列车车体前端和中部能量吸收的比例关系。掌握列车碰撞过程的规律、碰撞动态响应、车体结构安全性的要求,为减少碰撞事故造成的损失提供科学依据。

(2)对于目前国内外采用的各种列车防碰撞措施,仅在相碰撞的列车仍位于轨道上且一列车未爬上另一列车的情况下才有效[9]。这就需要研究列车碰撞导致爬车和脱轨的机理。防爬装置已在我国的轨道车辆中得到应用,还需研制列车发生碰撞事故时限制车辆脱轨的装置。在对轨道车辆进行动力学性能研究时,通常采用Nadal公式判断列车的脱轨安全性,将该公式直接用于碰撞过程中车辆脱轨的判断显然是不合理的。这就需要根据列车碰撞后发生脱轨的机理,研究相应的判断标准。

(3)我国轨道车辆行业目前缺少可用于整车碰撞试验的装备,列车碰撞试验标准和试验装备还处于空白,从客观上让机车车辆的被动安全性研究停留在计算机仿真等模拟层面。到目前为止,国外进行了大量的列车碰撞试验,但其试验大都在室外进行,且为临时性试验,未形成相关的试验装备专利和试验规范,一般是根据客户的要求进行。这种试验组织难度大,成本高,且缺乏系统性。

鉴于以上情况,我国迫切需要开展在试验室内可进行的车体结构碰撞安全性、乘员生命安全性、物品安全性的等效碰撞试验方法和试验设备的研究。其技术和装备可用于所有类型的轨道车辆整车结构碰撞特性测试,可研究不同碰撞物体以及空间位置的车体的碰撞特性。为碰撞车体模型、碰撞刚度模型、质量等效模型等的仿真研究提供验证平台,并提出碰撞时的车体设计准则和乘员安全标准,制定碰撞试验方法、碰撞试验设备、碰撞试验运行、碰撞试验评估的相关标准体系。基于碰撞测试手段的应用,对轨道车辆碰撞特性理论进行研究。

(4)到目前为止,我国还未正式颁布列车碰撞吸能规范和标准。为了提升我国轨道车辆,特别是高速动车组的国际竞争力,迫切需要制定适合我国国情并在国际上认可的轨道车辆碰撞安全性标准。

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(责任编辑 武晓明檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴

《铁道学报》2013年报道重点

根据铁路科技发展规划及科研进展情况,本刊重点征集及选登具有以下内容的原创性学术论文及综述。铁路运输及经济:铁路运输组织和运营管理;铁路站场;路网规划及运输能力协调配置;列车运行图的计算机联网编制;铁路重载运输组织;高速铁路或铁路客运专线的运输组织;调度指挥的智能化。

铁路机车车辆:高速、重载铁路车辆动力学;机车车辆空气动力学;重载铁路机车车辆;高速动车组;列车的主动控制;高寒地区铁路机车车辆;大功率机车;客运专线的牵引供电;新型城市轨道机车车辆。

铁路通信信号:列车的运行控制、运输调度指挥的智能化;铁路运输的信息管理;铁路信息化、数字化所需求的通信网络、智能网技术;客运专线运营调度、客运服务和运营管理;铁路信息的采集、共享、处理与传输;铁路电子商务。

铁路工程:高速铁路、重载铁路、提速线路的轨道、路基、桥梁、隧道;超长无缝线路和高速道岔;水底隧道和大跨度桥梁;高原高寒地区铁路工程;隧道、高桥、高路堤空气动力学;轨道桥梁振动理论。

铁路安全:高速、重载铁路的轮轨关系;列车运行安全的监控;铁路基础设施的安全检测;自然灾害防治和基础病害的预报预防及治理;列车装载货物状态的检测;危险货物、超限超重货物的安全运输。

铁路环保:减振降噪;机车节能及环保;牵引供电系统的电磁兼容性研究;铁路建设、运营的环境保护及其评价。

04 

铁 道 学 报第35卷

汽车零部件可靠性常用测试标准

汽车零部件可靠性常用测试标准 1.振动试验目的: 正弦振动以模拟陆运、空运使用设备耐震能力验证以及产品结构共振频率分析和共振点驻留验证为主。 随机振动则以产品整体性结构耐震强度评估以及在包装状态下之运送环境模拟。 参考的测试标准: GMW3172 6.6.2, GMW3431 4.3.12, GM9123P 9.4, GME3191 4.26 2.复合环境试验(三综合)目的: 是一种利用温度和振动环境应力进行产品品质管制的程序,其主要作用为利用特定且低于产品设计强度的环境应力,使产品潜在缺陷提早暴露出来而加以剔除,避免在正常使用时因这类疵病的存在而发生失效。参考的测试标准: GMW3172 4.2.8/5.5.3/5.5.4, GMW3431 4.4.10, GM9123P 10.2.2, IEC60068-2-13/40/41, GB2423.21/22/25/26, SAEJ1455, MIL-STD-202G Method 105C, MIL-STD-883E Method 1001, MIL-STD-810F Method 500.4, GJB150.2. 3.机械冲击试验目的: 产品在生命周期中通有在两种情况下会遭受到冲击,一种为运输过程中因为车辆行走于颠坡道路产生碰撞与跳动或因人员搬运时掉落地面所产生之撞击。 参考的测试标准:GMW3172 5.4.2, GMW3431 4.3.11, GM9123P 9.2, VW80101 4.2, Etl_82517 8.2.2, MGRES6221001 9.4.2, SES E 001-04 6.13.1, FORD DS000005 10.8.20, FORD_WDS00.00EA_D11 4.6.3, PSA B21 7090 5.4.5, IEC60068-2-27, GB2423.5/6, GJB150.18, EIA-264, SAEJ1455, MIL-STD-202G Method 213B, MIL-STD-810F Method 516.5 4.温湿度试验目的: 温湿度测试方法是用来评估产品有可能储存或者使用在高温潮湿环境中的功能。 参考的测试标准: BMW GS95003-4, GMW3172 5.5.1/5.5.2/5.6, GMW3431 4.4.1/4.4.5/4.4.6, GM9123P 9.6/9.11/9.12, GME60202_0181, VM80101 5.1.2/5.1.3/5.3/5.5.2, FORD DS00005 10.9.1/10.9.2/10.9.3/10.9.8/10.9.9/10.9.10, FORD_WDS 00.00EA_D11 4.5.1/4.5.2/4.5.3/4.5.4/4.5.5/4.5.8/4.8.1/4.8.4, MGRES6221001 9.3, MGRES6221001 11, SES E 001-04 6.1/6.2/6.3/6.4/6.5/6.8/6.9/6.11, IEC60068-2-30, SAEJ1455, JESD22-A103C, JESD 22-A100B,EIA-364,GB2324.1/2/3/4/9/34/4, GJB 150.3/4/9, MIL-STD-810F 507.4, MIL-STD-202G 103B/106G, MIL-STD-1004.1 5.温度试验目的: 使用温度试验来获得数据评价温度对装备安全和性能的影响,效应如:使材料硬化、因不同收缩特性而使零件变形、电阻电容功能改变、缩短寿命、润滑剂失去粘性等。

轨道车应急处理办法

轨道车应急处理办法 轨道车突发故障的应急基本处理原则: 1.就车,就近,就地取材。 2.采取的办法简单易行,所需时间最短。 3.尽量做到不损坏原有装置,不加剧其他机件损坏。 4.能继续运行或维持低速运行的应行至就近车站处理,力争不 轻易在区间停车。 5.如故障严重,急救时间长或无法急救,耽误列车或直接危及 行车安全,应立即请求援救或推行至就近车站。 6.对于一些查不出原因或各大总成与组件内部的故障不能及时 排除,应当机立断,请求援救。 一、机械部分 第一章发动机常见故障及应急处理 (一)发动机无法起动的故障现象(静态时) 1.电瓶亏电、电量不足 2.PT泵电磁阀无电源 3.电锁失效 4.油路系统故障 5.电路系统故障 6.电瓶接线桩头损坏 应急处理预案

1.电瓶亏电、电量不足:转动起动电锁时(电磁阀能打开燃油通道),发动机无法起动,一组轨道车时由另一台轨道车打好风,本务轨道车打开自动制动阀下面的截断塞门,制动手柄放在缓解位进行充风,使风表压力达到300Kpa以上,踏下离合器踏板,进行换向和挂挡操作。将电锁扭动到运转位,通知另一台轨道车司机动车,达到一定速度后,抬起离合器踏板,使发动机起动。 2.PT泵电磁阀无电源: 当发动机PT泵电磁阀通电后无法打开油路通道起动发动机时(启动机转动正常),可将电磁阀上的手动直通螺钉顺时针旋转到底,强制打开油路使发动机启动。发动机启动后由于PT泵燃油直通螺钉拧进后发动机不能直接熄火,在发动机需要熄火停机时则将直通螺钉反时针退出,直至发动机熄火为止。 3.电锁失效: (1)前操作端位不能启动时,立即到后操作端位进行启动. (2)在短时间内无法修复,可将电锁上启动线拆下,进行直接连接的办法接通启动点火电路,待发动机起动后立即松开,然后用绝缘胶布包缠启动线以防短路,此法仅供临时急用。 一有条件应及时消除故障,恢复正常功能。 4.油路故障 (1).发动机无法启动或达不到额定转速时: 柴油箱无柴油或柴油箱内水分过多或油箱内油污过多:清洗柴油箱。 油路中有空气:清洗或紧固柴油软管接头或更换柴油软管及垫片。

轨道车行车故障应急预案 (2)

哈尔滨至牡丹江铁路电气化改造工程ZHSD标 轨道车行车故障应急预案 中铁武汉电气化局集团有限公司北京分公司 哈牡项目部阿城分部 2017年3月29日 轨道车行车故障应急预案 一、轨道车故障处理原则轨道车的故障抢修要遵循“先通后修”和“无碍邻线”的基本原则,必要时采取“紧急救援” 措施,集中力量以最快速度设法使线路尽快开通。 二、轨道车故障后的信息反馈轨道车在区间发生故障或事故不能继续运行时: 1、用汽笛鸣示“一长、三短”声,向有关人员或列车报警。 2、司机使用列车无线调度电话或其它可以使用的一切通讯工具通知两端站,追踪列车,列车调度员、段生产调度、车队(车班)。报告停车原因和停电位臵,根据需要迅速请求救援。 三、处理程序及注意事项 1、发生故障后,司机立即组织有关人员,判断故障原因和故障部位并进行排除;并尽量能使车辆在滑行状态下越过信号机,不使车辆压在轨道电路,对故障进行快速排除。

2、发生事故及故障不能继续运行时,司机指挥副司机,打好防溜,保证就地制动,并按《技规》的第 276 条,规定进行放臵响墩防护,同时与车站及有关单位进行联系,必要时迅速请求救援。 3、请求救援后的车辆,不管故障是否排除,在救援车未到以前不得移动。 4、发生脱轨事故的轨道车,除按上述 1、2、3 条执行外,组织一切可以组织的力量有秩序地进行起复,使用复轨器时根据复轨器的类型按段定的《复轨器使用方法》按步骤操作,严防有碰、撞、扎、压等伤亡事故发生,请求救援或起重机。 5、轨道车在区间发生撞人事件后,司机立即停车,下车检查撞扎程度,并在手帐上详细记录,撞扎时间,具体的地点,制动距离等基本情况及事故概况,同时通知下站或有铁路公安机关的车站作好抢救准备,将伤者抬上车,拉往下站或就近有铁路公安机关的车站,协助处理;死者移出 线路报告就近车站,尽快恢复正常行车. 6、轨道车在这间发生冲突或撞扎施工机械、路料等事故时,司机立即停车,下车检查撞扎程度,在手帐上详细记录发生的月、日、分;发生的地点、关系人姓名,事故概况及原因的初步判断,视事故程度,是否需要救护车,救援列车或起重机。

汽车的可靠性

汽车的可靠性 1 可靠性的定义 广义可靠性由三大要素构成:可靠性、耐久性和维修性。通常所说的可靠与不可靠,只是对汽车本身的质量而言。 1.1可靠性 汽车的可靠性是指汽车产品在规定的使用条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。 汽车可靠性包括四个因素:汽车产品、规定条件、规定时间和规定功能。 汽车产品是指汽车整车、总成或零部件,它们都是汽车可靠性研究的对象。 规定条件是指规定的汽车产品工作条件,它包括:气候情况、道路状况、地理位置等环境条件,载荷性质、载荷种类、行驶速度等运行条件,维修方式、维修水平、维修制度等维修条件,存放环境、管理水平、驾驶技术等管理条件。 规定时间是指规定的汽车产品使用时间,它可以是时间单位(小时、天数、月数、年数),也可以是行驶里程数、工作循环次数等。在汽车工程中,保修期、第一次大修里程、报废周期都是重要的特征时间。 规定功能是指汽车设计任务书、使用说明书、订货合同及国家标准规定的各种功能和性能要求。不能完成规定功能就是不可靠,称之为发生了故障或失效。 根据故障的危害程度不同.汽车故障通常分类: 1)致命故障。指危及人身安全、引起主要总成报废、造成重大经济损失、对周围环境造成严重危害的故障。 2)严重故障。指引起主要零部件或总成损坏、影响行驶安全、不能用易损备件和随车工具在短时间(30min)内排除的故障。 3)一般故障。指不影响行驶安全的非主要零部件故障,可用易损备件和随车工具在短时间(30min)内排除。 4)轻微故障。指对汽车正常运行基本没有影响,不需要更换零部件,可用随车工具(5min内)较容易排除的故障。 1.2 汽车的耐久性:是指汽车进入极限技术状态之前,经预防维修(不更换主要总成和大修)维持工作能力的性能。 1.3维修性:是指在规定条件下使用的产品,在规定时间内按规定的程序和方法进行维修时,保持或恢复到能完成规定功能的能力。 1.4 汽车的使用期限:是指新车开始使用直至报废为止的使用延续时间(或行程)。使用期限分为技术使用期限、经济使用期限和合理使用期限。 2 可靠性的评价指标 对产品进行可靠性评价时,可将产品分为可修产品和不可修产品两种类型。 2.1 不可修产品的可靠性评价

城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究

城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究 随着轨道交通行业的迅速发展及其运量的不断加大,车辆运行的安全性已越来越受到人们的重视。轨道车辆的安全性分为主动安全性和被动安全性,从以往发生的事故来看,仅仅依靠主动安全防护技术往往难以确保乘员的生命安全与车体结构不受到重创,因此车辆被动安全防护技术已经成为国内外轨道车辆技术人员所研究的重要课题。 本文首先利用ANSYS/LS-DYNA软件分别对三种同等壁厚的薄壁管件(圆管、方管、锥形管)的碰撞过程与装在某B型地铁头车上压溃式吸能结构的工作过程进行了仿真分析,得出了它们各自的吸能量与碰撞力随时间的变化曲线,在此基础上对其耐撞性进行了研究和评价。其次,依据金属切削过程会消耗大量能量的原理,对不同参数(刀具前角、切削深度、工件材料、工件形状等)下刀具切削工件的过程进行了碰撞仿真分析,探索了各种参数对切削吸能过程的影响。 结果表明,刀具切削工件吸收能量的过程与管被压溃吸收能量的过程相近,但前者的平均碰撞力远小于后者且其波动幅度也比后者更小。在对不同切削形式下的切削式吸能结构进行了碰撞仿真分析和吸能特性的评估后得知,切削—压溃式吸能结构吸能效果最优。 最后,分别对无防爬吸能结构、装有压溃式防爬吸能结构和装有切削式防爬吸能结构的B型地铁列车头车在12.25km/h和18.36km/h两种速度下正面碰撞固定刚性墙的过程进行了仿真分析。结果表明:(1)装有切削式防爬吸能结构头车端梁和缓冲梁的吸能量比无防爬吸能结构时的吸能量降低达93.6%和57.5%,比装有压溃式防爬吸能结构时的吸能量降低达23.6%和29.3%;(2)装有压溃式防爬吸能结构头车的初始碰撞力峰值最小,其值是无防爬吸能结构时的38.3%和46.2%,

汽车可靠性技术复习题一填空题1可靠性工程是研究如何评价

《汽车可靠性技术》复习题 一 填空题(''30103=?) 1 可靠性工程是研究如何评价、分析、提高 的工程技术。 2 衡量产品可靠性的四个主要指标包括:可靠度R (t )、 、 、故障率λ(t )。 3 产品发生故障或失效是指其不能完成 。 4 1983年到1984年,我国汽车行业开展了 ,试验车辆53台,里程36万km 。 5 汽车产品的质量从 是指的汽车的使用价值,从 是满足用户要求所应具备的质量特性。 6 概率加法定理表达式是P(A ∪B)= 。 7 概率乘法定理表达式是P(AB)= P(AB)= = 。 8 n 个数据从小到大排列,居于中央位置的数,称为 。 9 在一批数据中,出现次数最多的一个数叫 。 10 在一批数据中,最大与最小数值之差为 。 11 失效概率也称为不可靠度F (t ),通常用 来表示。 12 失效概率密度函数的定义式是: 。 13 当产品寿命服从指数分布时,平均故障前时间与故障率的关系表达式为: 。 14 基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。确定基本可靠性指标时应统计产品的 。 15 任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定功能的能力。确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间 。 16 汽车可靠性研究中常用的分布有: 、超几何分布、二项分布、泊松分布、对数分布等。 17系统的可靠性设计有三个方面的含义:一是 ,二是 ,三是 。 18 可靠性模型主要有以下类型:串联系统、 、 ,此外还有 、复杂系统。 19 串联系统的数学模型表达式: 。 20 并联系统的数学模型表达式: 。 21 可靠性预测的流程是 ,自下而上。 22 可靠性分配的流程是 ,自上而下。

关于轨道车安全运行-日常保养-故障判断与故障应急的处理见解

关于轨道车安全运行\日常保养\故障判断与故障应急的处理见解 摘要:本文概括介绍轨道车安全运行、日常保养及轨道车常见故障判断和查找方法与故障应急处理的一些办法。 关键词:轨道车;安全;保养;故障;应急 轨道车是从事铁路运输设备大、中维修及抢险等施工部门不可缺少的专用运输设备。它机动灵活能起到列车所起不到的作用,广泛地被铁路、工务、工程、供电等部门采用,承担着材料、机具和人员运送任务。 随着自轮运转车辆在铁路建设、施工、维修工作中被日益广泛的使用,尤其是轨道车、接触网综合检修车,轨道起重机,架线车组,巡检车,枢纽用高空作业车等在铁路设备的维修及养护中有不可替代的地位与作用,迫切需要对乘务员乘务作业程序与作业标准进一步规范。 安全是轨道车司机永恒的主题 “畅通无阻、四通八达、安全正点、当好先行”是我党和国家对铁路部门最基本的要求,而“安全第一、预防为主”则是铁路运输安全管理的方针。江总书记曾强调:“隐患险于明火、防范胜于救灾、责任重于泰山”。又强调“人命关天的事,一定要慎之又慎,确保万无一失”。所以说安全是人类最重要的、最基本的要求,是人的生命与健康的基本保障。 1.日常保养 各型轨道车在运行一定里程后,会发生零部件松动、磨损、甚至车辆技术状态的严重劣化。因此,只有日常采取相应的保养和修理措施,才能降低这种劣化速度和恢复车辆的技术性能,这是保证轨道车辆处于完好状态的重要手段。所以这就要求我们乘务员们要做好日常保养的三检制度。轨道车日常保养的三检制度包括:出车前、行驶中和收车后。是以清洁、紧固、调整、润滑为主要的检查预防性措施。 接触网作业车、轨道车辆的司乘人员应对所使用的自轮运转车型结构、各部件的名称、正常安装的位置及状态非常熟悉,掌握该车型运用特点以及容易出现的故障的零部件和关键点部位。要充分合理的利用检查时间,在检查车辆时应以有条不紊的顺序和正确的姿势及适当的方法进行,要求做到:顺序检查,不错不漏,姿势正确,步伐不乱;锤分轻重,目标明确,耳听目视,仔细周到;测试工具,运用自如,手触鼻嗅,灵活熟练。 在检查过程中,应根据声音、颜色、温度、及气味等线索,准确及时的判断故障处和故障程度,并采取适当的处理措施。

任意分布参数的车辆常用弹簧的可靠性稳健设计_张义民

2009年第28卷5月第5期机械科学与技术 M echan ica l Sc ience and T echno l ogy f o r A e rospace Eng i neer i ng M ay V o.l 282009N o .5 收稿日期:2008-06-24 基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2007AA04Z442),国家自 然科学基金项目 (50875039)和高校创新团队项目资助 作者简介:张义民(1958-),教授,博士生导师,研究方向为机械动 态设计、机械可靠性设计、现代设计方法等,z h angy m neu@sohu .co m 张义民 任意分布参数的车辆常用弹簧的可靠性稳健设计 张义民,杨 周,张旭方 (东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004) 摘 要:将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度方法与稳健设计方法相结合,并应用四阶矩技术,讨 论了具有任意分布参数的车辆常用弹簧的可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的计算方法。把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现具有任意分布参数的车辆常用弹簧的可靠性稳健设计,迅速准确地得到具有任意分布参数的车辆常用弹簧的可靠性稳健设计信息。数值算例表明本文所提出的方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健设计方法。 关 键 词:车辆常用弹簧;任意分布参数;可靠性优化设计;可靠性灵敏度设计;可靠性稳健 设计中图分类号:TH 122 文献标识码:A 文章编号:1003-8728(2009)05-0561-07 Reli ability -based Robust Desi gn ofVehicle Spri ngs wit h Arbitrary D istributi on Para m eters Zhang Y im i n ,Y ang Zhou ,Zhang Xufang (Schoo l ofM echanica lEng i neeri ng and A uto m ati on ,N o rt heastern U n i ve rsity ,Shenyang 110004) Abst ract :A pply i n g the reliab ility -based op ti m ization desi g n theory ,the reliab ility sensitiv ity technique ,the robust desi g n m ethod and t h e fourth m o m ent techn i q ue ,w e st u dy i n detail the reliab ility -based robust desi g n of veh icle springs w ith arb itrary distri b u ti o n para m eters ,and present a num ericalm e t h od fo r re li a b ility -based r obust desi g n .The reliability sensitivity is added to t h e reliability -based opti m izati o n design m odel and the re liability -based robust desi g n is descri b ed as a m u lt-i ob j e ctive opti m ization .On the condition o f know ing the first four m o m ents of basic rando m variables ,the respective progra m can be used to obtain the reliab ility -based robust design infor m ati o n o f ve -h icle spri n gs w ith arbitrary d istri b uti o n para m eters accurately and qu ickly .The num erica l resu lts sho w that our m ethod is convenient and practica.l K ey w ords :vehic le spri n g s ;ar b itrary distri b u ti o n para m eters ;re liab ility opti m ization ;reliability sensiti v ity ;re lia -b ility robust desi g n 车辆零件的可靠性稳健设计,是结合零件的可靠度要求,运用稳健设计方法,以计算机程序为手 段,计算得出车辆零件设计参数的最优解。它的基本思想是当设计参数发生微小的变差时,在制造或 使用中都能保证产品质量的稳健性。现在可靠性(优化)设计[1~7] 、可靠性灵敏度技术 [8,9] 和稳健设 计 [10~12] 在理论上和方法上都达到了一定的水平,并 在实践设计中取得了显著效益。车辆零部件的可靠性必然受到一些因素的影响,要么尽可能消除这些因素,要么尽量减低这些因素的影响。在实际工程

基于事故数据的乘用车品牌类型耐撞性和攻击性分析

技术研究 | Technology Research 18道路交通科学技术 2019.02文/王励旸 李平凡 李艳 0 引言 我国的机动化水平持续提高,汽车逐步走进千家 万户,车辆使用需求仍在扩展。其中,车辆安全因素日 渐受到重视,消费者正逐步形成参考国内外基于碰撞 试验的安全性评价结果选择购车品牌的习惯。然而, 通过有限的碰撞试验不能覆盖真实事故中全部事故 形态。有研究指出,碰撞试验条件苛刻、成本高昂而内 容却较单一,难以全面模拟事故环境,应以基于事故 数据的车辆安全性分析作为补充。在国外,澳大利亚、 瑞典等国开展了此类分析,通过建立统计模型部分还 原事发时车辆的工况,从而在真实场景下评估车辆安全性。国外实践表明,此类分析可与基于碰撞试验的安全性评价互为补充,对于汽车企业的研发、消费者购车以及公安交通管理部门进行针对性管控均具有指导意义。1 国内外研究现状澳大利亚早在1992年即开始进行基于事故数据的车辆安全性分析,此后逐步形成了每年更新事故数据发布报告的机制,同时也发布基于评价结果的车系安全性评级手册,以五星制评级的表达方式为消摘 要:为分析我国道路环境下乘用车品牌类型的安全性, 本文基于2014-2017年的事故数据,利用logit模型,考虑14种非车辆因素,分析了7种品牌类型的耐撞性和攻击性,检验了耐撞性和攻击性的相关性。分析结果表明,超豪华品牌的耐撞性在乘用车中最强,自主品牌轿车的攻击性最弱。综合耐撞性和攻击性的结果,豪华品牌轿车拥有最高的总体安全性。 Abstract :In order to analyze the safety performance of different brands of passenger cars under Chinese road condition, this paper, using logit model and simultaneously taking 14 non-vehicle factors into consideration, estimated the crash-worthiness and crash aggressivity of seven brands of passenger cars based on the crash data from 2014 to 2017. The correlation between crash-worthiness and crash aggressivity was examined. The analysis results showed that the crash-worthiness of the ultra-luxury brands were the strongest among passenger cars and the self-owned brands were the least aggressive. When combining the results of crash-worthiness and crash aggressivity; luxury brands have the highest overall safety performance. 关键词:耐撞性;攻击性;基于事故数据的车辆安全性评价;logit模型;乘用车;品牌 Key words :crash-worthiness; crash aggressivity; car safety rating based on crash data; logit model; passenger car; brand 基于事故数据的乘用车品牌类型 耐撞性和攻击性分析

电气化工程公司既有线轨道车施工组织及应急办法预案

中铁十七局集团电气化工程有限公司既有线轨道车施工组织及 应 急 预 案 编制人: 审核人: 审批人: 日期:

成渝线牵引供电设备改造工程项目经理部

既有线轨道车施工组织及应急预案 第一章总则 (3) 第二章既有线施工中的安全工作 (4) 第一节:施工预备时期的安全工作 (4) 第二节:施工作业登记 (6) 第三节:施工过程中的安全工作 (6) 第四节:重点施工项目的安全要求 (9) 第三章应急预案 (15) 第一节:轨道车发生脱线或因故被迫停车后的应急处理 (15) 第二节:轨道车辆发生“切轴”的应急处理 (20) 第三节:发动机故障应急处理 (21) 第四节:离合器故障时的应急处理 (34) 第五节:变速箱故障时的应急处理 (35) 第六节:换向分动箱故障时的应急处理 (37) 第七节:车轴齿轮箱故障时的应急处理 (39) 第八节:传动轴故障时的应急处理 (40) 第九节:车钩大钩销、钩舌销及钩舌折断时的应急处理 (42)

第十节:电路故障时的应急处理 (42) 第十一节:制动系统故障时的应急处理 (42) 第四章应急小组 (48)

既有线轨道车施工应急预案 第一章总则 第一条:为更好地贯彻执行铁道部《关于加强营业线施工安全治理的规定》(铁办[2004]29号)、《成都铁路局营业线施工安全治理实施细则(试行)》(成铁施工[2014]598号)、《铁路行车设备治理方法》、《轨道车治理规则》(铁总运[2016]38号)、《“综合天窗修”治理实施方法》的通知,建立健全既有线施工安全保证体系,加强既有线施工安全治理,确保既有线行车安全,特制定本规定。 第二条:严格执行成都铁路局施工治理“八不准”制度: (1)施工打算未经审批,不准施工; (2)未按规定签订施工安全协议书,不准施工; (3)没有合格的施工负责人不准施工; (4)没有通过培训并考试合格的人员不准施工; (5)没有召开施工协调会、没有预备好必需、充分的施工料具及其他预备工作的不准施工; (6)不登记要点不准施工; (7)配合单位人员不到位不准施工; (8)没有制订安全应急措施不准施工。

城市轨道交通系统运营安全和可靠性分析(标准版)

( 安全论文 ) 单位:_________________________ 姓名:_________________________ 日期:_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 城市轨道交通系统运营安全和可靠性分析(标准版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

城市轨道交通系统运营安全和可靠性分析 (标准版) 摘要城市轨道交通系统的运营安全和可靠性是必须面对的一个重要问题。讨论了影响城市轨道交通系统运营安全和可靠性的相关因素,定义了故障、事故和突发事件的概念及其相互关系,论述了技术设备、网络运输能力、运营组织方案、突发事件等主要因素对运营安全和可靠性的影响。提出了加强和提高城市轨道交通系统运营安全和可靠性的对策和途径,包括加强人员培训、加强系统维护、提高技术装备水平、制定应急预案、预案演练等。 关键词城市轨道交通,运营安全,可靠性 安全和可靠性是城市轨道交通运营中不可忽视的重要环节。“安全第一”是乘客的基本需求和首要标准,也是轨道交通运营管理永恒的主题。运营安全和可靠性水平综合反映了轨道交通运营管理水平

和运输服务质量,是城市轨道交通系统实现顺畅、高效运营的前提。高运营可靠性不仅是轨道交通运营管理追求的目标,也是满足乘客需求、获得良好社会和经济效益的根本保证。 在日常生活中,人们一听到地铁出现故障,就容易和地铁安全问题挂上钩。其实,这是很容易引起混淆的两个概念。安全同事故及突发事件相对应,而故障同可靠性相对应。一般来说,有些故障是无法避免的,但是可以通过日常保障及维护来降低它的发生率。就事故和突发事件而言,理论上是可以通过规章制度以及处置措施予以防范和杜绝的。 城市轨道交通日常运营管理中,涉及运营安全和可靠性的事件主要体现在两方面:一是由于恐怖袭击、自然灾害、人为破坏等原因发生的火灾、爆炸等灾难性重大事件,造成生命和财产的重大损失。一般情况下,发生突发事件的概率很低。二是由于客流波动、技术设备故障、运营组织等原因,引起列车运行延误、列车运行中断等列车运行“大间隔”故障,造成乘客的出行延误。相比较而言,故障的发生率是很高的,但是一般不会引起地铁的安全问题,只是降低了地铁

汽车电子可靠性测试项目-(全)-16750-1-to-5

汽车电子可靠性测试项 目-(全)-16750-1- t o-5 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

进军国际AM/OEM市场汽车电子可靠度验证势在必行 2009/5 ISO 16750攸关汽车电子装置验证要求,因此国内业者欲跨足汽车电子后装(AM)或者原始设备制造商(OEM)市场,对本身开发产品所需之环境可靠度验证不可轻忽。 ISO 16750道路车辆电机电子设备环境条件/试验 ISO 16750标准共分为五个部分,除第一部分通则之外,其余四个部分分别为电力负载、机械负载、气候负载及化学负载,另外,针对其电源系统分可适用于12伏特(乘客车)及24伏特(商用车)两类,而碍于篇幅限制,本文将仅针对使用占比较大之乘客车(Passenger Car)12伏特系统来分别依据四项负载要求做说明。 此标准适用于安装在车辆特定位置上或内之汽车电子系统或组件,主要描述可能造成之潜在环境应力与特定试验要求。 测试条件不一而足 通则主要定义第二至第五部分测试条件,以下将针对操作模式、功能状态分类、环境试验条件及试验编码制度作简单介绍。其中操作模式定义三种模式,包括为电子装置测试在无电源要求情形下,电子装置仿真关闭引擎后,利用电瓶电力供应操作情形,以及电子装置以发电机/引擎电力操作下测试。 至于安装位置区分为以下五种: ?引擎室 包含车体、车架、引擎内/外、变速箱内外等。 ?乘客室 包含暴露于直接太阳辐射及暴露于辐射热(太阳辐射除外)等。 ?行李厢/装载厢(载货空间) 包含车体、车架、轮弧、车底、行李箱盖等。 ?安装在外部/凹处内 包含车体、车架、车底、行李箱盖等。 ?其他安装位置 对于无标准规格之特殊环境条件位置,如排气系统等。 另外,试验后之功能判定等级则分为以下五种: ?等级A

轨道车应急预案

第一章总则 第一条、为提高职工处理紧急故障的能力,保证自轮运转特种设备发生突发事件时,缩短处理时间,尽快开通线路,特制定本预案。 第二章应急机构及职责 第二条公司成立应急预案领导小组(以下简称“领导小组”) 组长:经理党委书记 副组长:主管机械设备副经理、项目部主管副经理 组员:安检科物资设备科接触网作业车队 领导小组要按照铁道部、管辖局的要求,及时启动应急预案,组织有关抢修人员迅速赶赴现场,研究制定应急实施方案。并负责事故救援指挥、人员调配、技术鉴定、提供物资等。同时监督事故救援的进展情况。领导小组下设事故救援联系办公室,办公室设在公司调度室。 第三条由接触网作业车队班组储备事故救援的物资,并保证事故救援物资齐全完好。任何人不得以任何借口,挪用事故救援储备物资。 第四条每半年举行1次应急预案演练。 第五条自轮运转特种设备发生事故或故障后,要立即启动应急预案,由当事人立即报公司调度室和行车调度,并切断电源(火源)防止事故进一步扩大,同时保护好现场。公司调度室要迅速上报事故救援领导小组成员,并根据领导小组的要求及时组织救援人员进行事故救

援。 第六条联络办法:当事人———→公司调度室———→应急预案领导小组—→救援现场———→恢复正常 第七条事故救援工作由领导小组组长统一指挥,全体领导小组成员对设备发生事故、故障的原因要认真进行现场调查,并组织抢修,减少事故损失,防止扩大事故范围。 第三章自轮运转特种设备应急预案 第八条自轮运转特种设备脱线应急预案 由司机立即通知施工负责人或卸车负责人,组织机组人员将备用的木枕块、千斤顶及液压复轨器放置到指定的地点,由熟练的操作人员将复轨器液压油管接好进行复救。在复救的过程中要由专人统一指挥,使自轮运转特种设备恢复到线路上。其步骤如下: (一)轨道车发生脱轨事故不能继续运行时,应使用列车无线调度电话及时通知两端车站值班员及列车调度员,讲明情况。并及时准确地将事故发生的时间、区间、里程、司机、车次、车型、脱轨情况及损失情况报分公司调度室。 (二)司机要准确检查车辆损坏情况,并就地采取紧急防溜措施,在列车两端对未脱轨的车辆放置铁鞋,拧紧手制动机,同时按《铁路技术管理规则》的要求做好防护(即:应从故障点的方面不少于800米处设置响墩防护,夜间应点燃火炬,如确知来车方向时,仅对来车方向进行防护,已请求救援的,应从救援列车开来方向距离列车不少于300米处防护,影响邻线行车时,同时进行防护)。

汽车可靠性技术复习题及答案

《汽车可靠性技术》复习题及答案 一、填空题 1 ?可靠性工程是研究如何评价、分析、提高产品可靠的工程技术。 2. 产品发生故障或失效是指其不能完成规定的功能。 3. 汽车产品的质量从经济学观点是指的汽车的使用价值, 从 是满足用户要求所应 具备的质量特性。 4. n个数据从小到大排列,居于中央位置的数,称为中位数 。 5. 在一批数据中,出现次数最多的一个数叫众数。 6. 在一批数据中,最大与最小数值之差为样本极差。 7 .基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保障资源的需求。确定基本可靠性指标时应统计产品的 所有寿命单位和所有的故障 8. 汽车可靠性研究中常用的分布有:指数分布、威布尔分布、正态分布、超几何分布、二项分布、泊松分 布、对数分布等。 9. 可靠性模型主要有以下类型:串联系统、并联系统混联系统,此外还有 复杂系统。 10. 抽样检查中,判断能力用检查水平表示,即判断能力强,检查水平高。 二、名词解释 1 .可靠性:可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定的功能的能力。 2 .可靠性工程:为达到产品可靠性要求而开展的一系列设计、研制、生产、试验和管理工作。 3. 基本可靠性:产品在规定的条件下,无故障的持续时间或概率。 4. 任务可靠性:产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。 5. 失效概率分布函数:通常用累积故障概率的分布函数来表示产品失效概率或不可靠度,这种函数,称不可靠度函数或累积失效概率分布函数,简称失效概率分布函数。 6. 故障率:工作到某时刻尚未发生故障的产品,在该时刻后单位时间内发生故障的概率。 7. 可靠寿命:指给定的可靠度所对应的产品工作时间。 8 .使用寿命:指产品在规定的使用条件下,具有可接受的故障率的工作时间区间。

轨道车、作业车应急故障处理及措施

目录 应急故障处理 一、发动机燃油油路故障,熄火后怎样处理? 3 二、康明斯发动机供油油路中PT泵电控截流阀故障有哪些现象?怎样判断、采取什么 措施起机?4 三、空压机故障不能压风,采取什么措施使车辆驶回车站? 5 四、轨道车辆起动马达故障,怎样使发动机起机?6 五、金鹰系列车型电控换向系统故障不能操作换向,怎样处理使车辆按行驶方向要求运 行? 7 六、轨道车辆空气制动不起制动作用,应采取什么措施迫使车辆停车?8 七、TY2D作业车电空制动控制器(大闸)制动位失效,不能进行制动,应怎样操作,采 取什么措施停车? 10 八、TY2D作业车电空制动控制器(大闸)失效或控制电路无电,不能进行制动,应怎样 操作,采取什么措施停车? 10 九、TY2D作业车电空制动控制器(大闸)失效,控制电路无电,怎样转换为空气制动阀 (小闸当大闸使用)的控制操作?以及作重联车时怎样操作? 11 十、TY2D作业车电空制动控制器(大闸)故障排除后,怎样恢复正常使用操作? 11 十一、TY2D作业车制动系中继阀、电动放风阀故障,列车不缓解怎样处理?12 十二、高压油泵调速器弹簧折断停机后有什么现象?怎样处理使车辆驶回车站? 12 十三、传动轴、车轴齿轮箱输入轴折断怎样处理,使车辆驶回车站? 13 十四、作业平台回旋电磁换向阀故障,不能停止操作,怎样迫使停止回旋? 14 十五、作业平台回旋电磁换向阀故障,不能回旋操作怎样复位? 14 十六、作业平台升降电磁换向阀故障,不能停止上升操作,怎样迫使停止上升? 15 十七、作业平台升降电磁换向阀故障,上升后不能下降,怎样操作复位? 16 十八、作业平台回旋作业偏离中心后故障,不能操作复位,并影响邻线行车时怎样处理,防止行车事故发生? 16 十九、TY2D作业车液压系统故障,作业平台怎样操作复位? 17 二十、TY2D作业车液压系统无故障,作业平台不能下降怎样操作复位? 18 二十一、TY2D作业车空压机打不起风的故障原因有哪些?怎样判断与排除?19 常见故障判断处理 二十二、轨道车制动系自动上闸有哪些原因?怎样判断与处理? 20 二十三、轨道车制动系自动缓解有哪些原因?怎样判断与处理? 21 二十四、作业平台操作时无回旋,油压表显示有压力,原因是什么?怎样排除? 23 二十五、作业平台操作时无回旋(有升降),油压表显示无压力,故障原因是什么?怎样判断排除? 23 二十六、作业平台操作时不能上升、下降,油压表显示有压力,故障原因是什么?怎样判断排除? 24 二十七、离合器打滑有哪些现象和原因?怎样调整离合器分离爪间隙与离合器踏板的自由行程? 24

城市轨道交通系统的安全性与可靠性

城市轨道交通系统的安全性与可靠性来源:233网校论文中心[ 2008-12-20 14:42:00 ]阅读:4作者:赵惠祥余世昌编辑:studa0714 摘要采用系统工程的观点,阐述城市轨道交通系统安全性与可靠性的概念。探索整体研究轨道交通系统安全性与可靠性的方法,构建城市轨道交通系统安全性与可靠性工程框架以及管理组织结构与信息流程框架,为今后在我国城市轨道交通的建设与运营管理中研究、解决安全性与可靠性问题提供参考。 关键词城市轨道交通,安全性,可靠性 虽然城市轨道交通的安全性与可靠性要远高于其她交通方式[1],但由于城市轨道交通系统的运营工作牵涉到城市千百万乘客安全正点出行,对建设与谐社会的影响重大,所以必须不断地研究与提高整个系统的安全性与可靠性水平。城市轨道交通系统就是人-机-环境三方面相互作用的包含多种专业设备(设施)的结构非常复杂的客运系统,它的安全性与可靠性不仅要在规划、设计、建造时给予充分考虑,并且在运营管理中也要不断研究、改进与提高;不仅要考虑单个设施(设备)的安全性与可靠性,还需要从系统的角度整体研究其安全性与可靠性问题,发现各种潜在的不安全因素与故障模式,为整个系统的安全运营管理工作与设施(设备)改造计划提供理论依据。 对于我国城市轨道交通系统的安全性与可靠性研究,目前无论就是理论研究还就是应用实践层面,均尚未形成完整的体系[2]。本文采用系统工程的观点,阐述城市轨道交通系统安全性与可靠性的概念,探索整体研究轨道交通系统安全性与可靠性的方法,构建城市轨道交通系统安全性与可靠性工程框架以及管理组织结构与信息流程框架。 1 城市轨道交通系统安全性与可靠性概念 1、1 安全性与可靠性及其相互关系 安全性与可靠性就是两个不同但又有密切联系的概念。在理论研究或应用研究领域,安全性与可靠性一般就是分开来进行研究的,虽然它们的有些研究方法就是一样的,但并没有统一的定义标准。一般来讲,“安全”表示系统的“完整”与“稳定”状态,安全性就是指系统保持这种状态的能力。安全状态被破坏就是因为意外事件的发生,即通常讲的“事故”发生,其特征指标就是人员伤亡、设备财产损失或环境危害的程度。“可靠”表示系统性能的“保证”与“可

轨道车设备故障应急处置工作流程定稿版

轨道车设备故障应急处 置工作流程 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

轨道车设备故障应急处置工作流程 1.接触网作业车平台不能自动复位时 1.1油压表有压力显示时,可用十字改锥顶压相应(向左、向右)电磁阀芯,使其复位。 1.1.1油压表无压力显示时,应遵循下列程序: 1.1.1.1松开刹车带。 1.1.1.2把万能开关打到相应(向左、向右)位置。 1.1.1.3用手摇泵泵油使其复位。 1.1.1.4作业平台不能下降时,打开泄压阀使液压系统泄压,靠平台自重自动下降。 1.2轨道车不能换向时: 1.2.1轨道车不能换向时,必须停车时。 1.2.2换向箱不能换向时,将定位销拔出,扳动拉杆使其到所需位置,再将定位销锁住。 1.2.3对于电磁换向车型:将转换开关打到“中”位,手动将换向杆扳向所需位置,将定位销拔出旋转90°锁死。当需要再次换向时,将定位销拔出旋转90°解锁,将换向杆搬向所需位置,再将定位销拔出旋转90°锁死。 1.3电动放风阀故障造成制动主管排风不止。 关闭制动主管到电动放风阀之间的截断塞门。 1.4运行中平板车制动机不能自动缓解。

关闭平板车截断塞门(简称:关门车),排除副风缸余风,使平车缓解,捆绑车钩使其不能自动脱开,待运行到前方车站后处理。 1.5轨道车运行中高压油泵连接盘松动后的应急办法。运行中发现发动机动力突然下降,排气管大量黑烟,发动机严重抖动,证明供油角度发生严重变化。能维持运行的尽量维持至前方站,不能维持运行则停车处理。检查油泵连接盘螺栓是否松动,如松动,可重新调整供油时间,紧固螺栓。 1.6轨道车运行途中油路发生故障的应急办法。 运行途中燃油供不上发动机熄火,应首先松开排气螺栓,用输油泵泵油,无油时可拆下输油泵出油管,再泵油,有油,证明故障在燃油滤清器,可暂不用滤清器,取下输油泵滤网,直接将输油泵出油管接在高压油泵上。 1.7轨道车运行途中高压油泵调速弹簧折断后的应急办法 在运行中如发动机突然熄火,拉动调速手柄感觉无力时,拆开调速器上盖,检查调速弹簧是否折断,如没有备用弹簧,可暂用铁线连接或用螺丝刀推动齿条,行使到前方站处理。 1.8轨道车在运行中任意一根传动轴折断的应急办法 1.8.1若发生传动轴折断后,应立即停车检查。 1.8.2必须拆掉传动轴,然后将换向箱后端的小拨叉杆盖拆下,抽去拨叉销,向里推动拨叉杆,再把拨叉销插进去,装好拨叉罩盖,使原来的双轴传动变单轴传动,运行到前方站。 1.9轨道车运行中制动系统全部失灵(适应于机械传动轨道车) 1.9.1在运行中发现制动失灵时应采取减档的办法来控制车速和停车。

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