为了探究轻质材料在铁路客车上的应用,达到车辆轻量化的目的,提出一种碳纤维复合材料(CFRP)一系圆弹簧。基于传统钢圆弹簧的基本结构,采用CFRP替代钢材料,设计了一种新型一系圆弹簧。根据GB/T1239.6标准对CFRP圆弹簧刚度进行仿真分析。在此基础上,建立高速列车多体系统动力学模型,并对钢圆弹簧和CFRP圆弹簧的车辆稳定性、平稳性和安全性进行对比分析。结果表明CFRP圆弹簧的车辆稳定性、平稳性和安全性指标值与钢圆弹簧基本保持一致,但其质量降低了80%,表明将轻质材料应用到圆弹簧设计中具有可行性,可为其在高速列车圆弹簧上的应用提供指导。

针对传统故障模式影响及危害度分析(FMECA)方法主观性强的问题,提出一种基于模糊综合评判和D-S证据理论相结合的改进FMECA方法。该方法首先利用高斯隶属度函数计算专家评估结果的基本概率分配,克服传统方法在定量分析中的不足;其次针对不同专家的评估结果,应用基于矩阵合成的D-S证据理论融合算法,实现专家间评估结果的有效融合;并运用层次分析法确定影响因素的权重,进而求得各故障模式的危害度。最后以动车组牵引传动系统为例进行该系统危害度分析,结果表明系统故障模式的危害度评估结果符合实际情况。与传统方法相比,该方法在一定程度上提高了评估结果的客观性,为牵引传动系统结构优化和维修决策方案的制订提供有价值的参考。

为了提升车体结构可靠性,保证列车安全运行。运用子模型技术与响应面法相结合对车体进行可靠性优化。首先,根据静强度分析结果对车体应力集中位置建立子模型;其次,筛选对子模型应力影响较大的变量进行试验设计拟合响应面方程,建立可靠性优化数学模型;最后,以可靠度为约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法优化求解。研究结果表明优化后改善了车体的应力集中,减轻了车质量,为车体的优化设计提供了参考。