五单元关节式集装箱运输平车研究

摘要

关节式车辆是一种车体通过关节器连接，关节处共用转向架的铁路车组单元，其具有充分利用车辆轴重、节省转向架数量、缩短列车长度等优点，因而受到世界各国铁路运输的重视和欢迎。自20世纪80年代以来，关节式车辆的优势已在美国得到证实，澳大利亚以及欧洲等国家也纷纷效仿，取得了非常好的经济效益。研究关节式车辆先进的技术理念，研发适用的关节式集装箱运载工具，可提升车辆制造业的整体技术水平，促进铁路装备行业进一步发展。
　　本文以出口澳大利亚的五单元关节式集装箱平车为研究对象，在分析国内、外关节式车辆的基础上，结合澳大利亚铁路及现有车辆实际情况，以满足客户需求为出发点，以研发技术先进、安全可靠、经济适用的关节式车辆为研究思路及设计目标。
　　通过对车辆主要结构、重要零部件的选型，对比分析其技术特点、性能优劣，以选取最佳的结构形式以及可靠的车辆配件，进而完成车辆的总体技术方案。对车辆主要尺寸及性能参数进行分析计算，建立模型校核车辆各种装载工况，使车辆获得先进、合理、经济的技术指标。采用有限元法对车体钢结构的静强度、疲劳强度进行计算、分析，验证技术方案的可行性和可实施性;并对制造的样机进行相关试验研究，试验结果表明车辆设计方案合理，产品的实际性能符合标准及客户要求。
　　文章的最后从运输经济效益、制造维修成本以及全寿命周期成本效益等方面对五单元关节式集装箱平车的经济性进行论述，并与铁路同类货车对比，量化分析，从而完成车辆的整个研究过程。
　　本文是对关节式车辆研制过程系统性的知识总结，可为研发关节式车辆提供一定的理论依据及技术借鉴，对于促进铁路车辆的专业化技术发展具有较高的实用价值，对于提升铁路货车装备的专用化水平具有较好的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 各国关节式车辆现状及技术发展

1．2．1 美国

1．2．2 欧洲

1．2．3 澳大利亚

1．2．4 中国

1．3 集装箱铁路运输的需求分析

1．4 研究关节式铁路车辆的意义

1．5 本文的主要工作

第2章 主要结构选型

2．1 线路与限界

2．2 主要结构形式的确定

2．2．1 车体结构

2．2．2 制动系统

2．2．3 车钩缓冲装置

2．2．4 转向架

2．3 本章小结

第3章 主要技术参数的选取

3．1 主要技术要求

3．1．1 集装箱参数要求

3．1．2 装载工况要求

3．2 基本尺寸

3．2．1 车辆长度

3．2．2 车辆宽度

3．2．3 车辆高度

3．3 自重

3．4 主要材料

3．5 本章小结

第4章 车辆技术方案研究

4．1 总体思路及目标

4．1．1 总体思路

4．1．2 研制目标

4．2 主要技术特点

4．3 技术方案说明

4．3．1 性能参数与基本尺寸

4．3．2 车辆结构

4．4 本章小结

第5章 车体结构强度研究

5．1 车体静强度与刚度分析

5．1．1 有限元分析模型

5．1．2 载荷工况

5．1．3 强度和刚度评定标准

5．1．4 模型边界条件

5．1．5 车体强度与刚度计算结果及评定

5．1．6 车体模态分析

5．1．7 结构静强度与刚度计算结论

5．2 车体结构疲劳寿命分析

5．2．1 疲劳载荷

5．2．2 疲劳分析方法

5．2．3 有限元模型及应力分析

5．2．4 疲劳寿命计算结果

5．3 静强度试验

5．3．1 试验工况

5．3．2 试验结果

5．4 静态称重和扭转试验

5．4．1 试验评定标准

5．4．2 试验内容

5．4．3 试验结果

5．5 本章小结

第6章 经济性分析

6．1 运输经济效益

6．2 各项成本

6．2．1 制造成本

6．2．2 维修费用

6．2．3 能源耗费

6．3 全寿命周期成本效益

6．3．1 报废回收残值

6．3．2 全寿命周期成本效益预估

6．4 本章小结

结论及展望

致谢

参考文献