重载列车是我国铁路大宗散装货物运输的重要方式。缓冲器是重载货运列车的重要组成结构,主要用来传递纵向力并减缓和吸收因牵引力或制动力引起的冲击能量,降低列车在启动、调速、制动及调车作业时车辆间的纵向冲击和振动,从而避免对车辆结构和装载货物的破坏[1]。缓冲器性能好坏直接关系到货运列车的安全运行,也是车辆工程专业车辆结构及原理课程的学习重点之一。常见的缓冲器性能实验包括落锤实验和冲击实验,其中冲击实验为大型场地线路实验,冲击车沿坡道上升一定高度后滑下,冲击静止在坡下的被冲击车,实时同步记录整个冲击过程中的缓冲器行程和车钩力。实验具有场地面积需求大、实验费用高、实验周期长、实验装置损耗高、安全风险高等特点。重载列车缓冲器虚拟仿真实验系统的开发能够弥补上述不足,增强学生对缓冲器结构的认知,加深其对缓冲工作原理的理解,同时对缓冲器进行性能评估及优化设计,强化学生问题分析、故障预估及优化设计的能力,提高实验效率,降低实验成本[2]。
1 建立重载列车缓冲器力学模型
2 缓冲器力学特性虚拟仿真设计
3 实验系统开发
4 结语
实验系统借助虚拟仿真技术,使原本费时费力的缓冲器优化设计制造流程变得高效,为专业教学实践提供了新的思路,极大地丰富了教学内容,激发了学生的学习兴趣。虚拟场景下的全流程实验动态仿真,扭转学生对缓冲器优化设计的原有认知,更新其设计理念和思维模式,为将来解决更复杂的工程问题奠定基础。目前,该实验系统仍处于初期开发阶段,后续将结合学生和专家的意见反馈对系统进行升级,完善成绩考核系统,实现三维虚拟实验场景的开发。在教学实践中不断优化,充分利用大数据、人工智能等技术,使实验系统更科学、更智能,以满足学生的使用需求。
参考文献
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张军 宋健 大连交通大学机车车辆工程学院 |