摘要：伴随着动车组列车运营技术的不断发展，针对动车组动力轮对可靠性的探究工作，与动车组的安全运行问题存在较为密切的联系，时下已然成为了众多研究工作的重点。文章就以CRH5动车组动力轮对的可靠性分析为方向展开深入分析，具体的工作内容包括以下几个方面，首先，以探究轮对真实约束条件为出发点，研究人员建立了轮对的弹塑性集成有限元应力计算模型，并以此为基础，深入探讨了轮对在工作过程中的结构应力的变化情况；其次，研究人员针对轮轴设计工作，进行了详细的机械强度可靠性评价，以相关数据为基础讨论CRH5动车组动力轮对的可靠性。在具体研究工作进展的过程中，文章参照不同研究工作的探究标准，深入分析了每一步工作的具体工作细节，在此基础上指出了相关研究工作在进站过程中重难点问题。
关键词：CRH5动车组；动力轮对；可靠性分析；工作难关；发展前景
1、前言
针对CRH5动车组这应用特征展开事物的分析，可以发现这种车型属于高速动车组，相对于其他车型而言，高速动车组在运行的过程中能够满足长距离、大运量的运输条件，而且在运输密度的安排上，高速动车组也能承受大密度的运输工作要求，综合以上几个特征，研究人员在针对高速动车组进行技术改进的过程中，应当以提升其运行速度以及运行稳定性两个方面为主要的研究方向，已达到提升铁路运营能力的目的。
着眼于世界范围内的高速动车组应用现状，可以发现除了我国CRH动车组系列（和谐号）之外，日本、美国、德国等众多发达国家也早于中国掌握了高速动车组相关的应用技术，如日本的东海岛新干线，并且从技术研究的角度进行分析，这些国家由于研究时间较长，所以相应应用技术也相对成熟。我国于2004年才正式开始从国外引进时速达到200公里以上的高速动车组技术，在近些年来在全民创新口号的号召下，我国越来越重视高速动车组技术的自主研究工作。针对具体工作内容展开深入分析，动车组动力轮对的可靠性分析就是一个十分重要的板块，文章就以CRH5动车组为例展开分析。
2、轮对有限元计算模型以及负载工况
2.1轮对介绍
在前文中就提到了CRH5动车组属于高速动车组，在CRH5动车组运营的过程中，动力轮对是一个十分重要的组成部件，与动车组的运行稳定性以及实际运行速度都有着较为密切的联系。在CRH5动车组运行的过程中，动力轮对的实际位置为动力转向架上。从组装结构的角度分析，动力轮对由以下几个部分组成：动力车轮（两个）、车轴（一个）、锥齿轮（一个）、制动盘（两个）、轴箱轴承（两个）、轴箱七个部分。
2.2标准载荷
2.2.1轮对及车辆牛顿惯性力模型
通过对轮对承载机械力系的深入分析，研究人员通过反复的核对，得出了CRH5动车制动工况的瞬间牛顿动平衡体系，如图1所示为。图中箭头的方向表示轮对所承受机械力的方向，如P1V和P2V表示为作用于油箱上的两个相互垂直的力。所承受机械力名称在这里就不做一一赘述，都是采用的标准物理力学符号。
图1：CRH5动车制动工况的瞬间牛顿动平衡体系
2.2.2标准载荷条件
通过对上述CRH5动车制动工况的瞬间牛顿动平衡体的分析，研究人员参照AARS660标准，得出了具体详细的工况载荷，包括极限偏载、直道运行、直道制动、弯道运行、弯道制动、道岔运行、道岔制动等多个方面，
2.3有限元模型
在轮轴集成有限元网络模型研究过程中，研究人员将其视为轮轴实体，并将其他部分如车轮、车轴等视为集成部件，为了能够更好的展示其实体模型制作成果，研究人员采用3d网路单元模型技术，对相应的部件进行建模。为了能够更好的观察不同部件的实际运转规律，实验研究人员采用对称约束的方法，并具体施加在回到了两个端面上，控制相应部件能够在XYZ三个方向作出规定的运动，以模拟实际运转状况。
此外网格划分是有限元模型在建立过程中的一种常见手段，研究人员针对轮轨接触面区域，所采用的具体网格细化模型处理方案如下，首先针对表面两层最小单元的尺寸作出明确规范，最小不应该低于0.5毫米，其次针对轮轨接触区域表面以里部分的尺寸作出规范，实际的单元尺寸为1毫米。
3、概率机械强度评价
实际的概率机械强度评价工作包括以下几部分，即车轴主要评价截面确定、车轴主要配合面的评价，以及车轮评价三个方面的工作。
3.1车轴评价
图4：CRH5型动车车轴极限偏载工况轴向截面的应力云图
如图所示为CRH5型动车车轴极限偏载工况轴向截面的应力云图，通过深入的分析可以发现，车轴左右两侧出现了十分严重应力不平均的问题，左侧在工作的过程中，相对于右侧而言所承受的垂直应力明显多了很多。并且不同截面所承受肚饿应力水平也不尽相同，如截面3和如截面4所承受的应力水平就明显高于其他截面。
3.2车轮评价
实际的车轮评价工作在进展的过程中，以有限元模型为主要的计算工具，并结合行营的极限偏载工况数据进行深入分析，以此为基础研究人员给出了具体的极限偏载时CRH5型动车车轮Miss应力云图。以应力云图为基础，实验研究人员展开了具体的可靠性分析工作。
表2：可靠度评价结果
表2首先给出了车轮关键部位的应力Miss水平、屈服强度水平，在此基础上，研究人员通过计算得出了具体的评价结果。结果显示轮毂的机械强度基本可以达到相应的工作标准，起可靠性也能达到一个较高的水平。但是以屈服强度为评定标准，发现由于踏面的压应力水平过大，已经远大于其屈服强度，所以认定车轮踏面在使用的过程中，会随着时延伸出现塑性损伤累积问题。
4、结束语
综上所述，文章重点以轮对有限元计算模型以及负载工况，以及概率机械强度评价两个方面，探究CRH5动车组动力轮对的可靠性分析工作。在有限元计算模型以及负载工况分析阶段，研究人员完成了对在美国AAR-S660标准下的集成有限元计算，在概率机械强度评价阶段，采用不同的评判标准，探究轮轴机械强度的可靠性。最后希望通过本次探究工作，能够为促进相关工作的发展提供一定的帮助。
参考文献：
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[3]王健相：高速动车组总体及转向架[J].安徽大学学报.2017（5）：10-11.
论文作者:赵沼沼
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
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