综合技术研究

  • 车轮多边形对高速车辆曲线轮轨动态作用及磨耗演变行为的影响研究

    马运章;刘思涵;耿雪骞;关淑娟;吕宝佳;贺妍;

    为研究车轮多边形磨损对高速车辆通过曲线时轮轨动态作用的影响,基于车辆—轨道耦合动力学理论,建立考虑轮对和构架柔性的刚柔耦合车辆—轨道动力学模型。以横向轮轨力响应为依据选取多边形阶次,制定考虑曲线运行工况的车轮多边形幅值限值,进一步分析曲线上的车轮多边形磨耗演变行为。结果表明:车轮多边形阶次对轮对横向振动存在一定程度的影响;过圆曲线路段时,多边形车轮的接触点横向位置会向名义滚动圆处靠近且对曲线外侧车轮的横向蠕滑力影响更为显著;过超高严重加剧了车轮多边形对曲线通过性能的影响;磨耗后期形成以初始阶次为主导的混合多边形圆周且对车辆动力学特性的影响加剧。

    2024年03期 v.44;No.239 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 3627K]
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  • 基于振动加速度模态分解与重构的轨道局部不平顺分析方法

    曾俊玮;任利惠;季元进;

    低地板轻轨列车的异常振动信号多为非平稳非线性信号,针对传统时频分析方法在非平稳非线性信号处理上的局限,提出将Hilbert-Huang变换(HHT)应用于低地板轻轨列车的异常振动分析研究。针对经典HHT采用的EMD方法存在的模态混叠等困境,提出了先利用完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)对振动数据进行分解,再通过相关系数法剔除趋势项分量,利用小波阈值法对高频含噪分量去噪,对去噪后的高频分量和低频信息分量进行加权重构,最后进行Hilbert-Huang变换的优化处理流程。以某型低地板轻轨列车为研究对象,通过HHT得到轴箱垂向加速度的Hilbert谱,获取时间—瞬时频率—瞬时能量对应关系并实现冲击点定位,结合边际谱分析振动特征计算质量指数,判断低地板轻轨列车的异常振动原因及故障模式,结果表明该方法对低地板轻轨列车振动的特征提取与振动冲击分析有效可行。

    2024年03期 v.44;No.239 11-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 3138K]
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  • 基于热固耦合的无油空压机连杆轴承装配参数优化研究

    孔德帅;谷友泉;宫明兴;孙正军;张建海;蔡田;

    连杆大头轴承是无油空压机往复运动关键的传动部件,由于没有润滑油的润滑及冷却作用,连杆大头轴承承受复杂的交变载荷和温度载荷,因此连杆大头轴承合理的装配设计对无油空压机的可靠传动具有重要意义。采用热固耦合的有限元分析方法对于无油空压机分体式连杆装配工艺参数对轴承外圈与连杆大头端配合的影响规律进行了理论研究。结果表明:无油空压机工作时轴承的温度越高,配合面所需的过盈量越大才能保证轴承外圈与连杆大头的有效接触;当高温下过盈量能保证轴承外圈的有效接触时,连杆螺栓的预紧力越大越能保证轴承外圈的有效配合,但过盈量越大也会造成连杆螺栓预紧力的衰减越严重。最终选用的连杆螺栓的预紧力为30 kN,轴承外圈与连杆大头间的过盈量为0.05 mm。

    2024年03期 v.44;No.239 22-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 4006K]
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  • 计算应力谱在机车疲劳伤损领域的应用研究

    金希红;曾燕军;何永强;肖乾;陈道云;

    针对电力机车疲劳伤损评估的传感器测点数量局限性问题,对某型重载电力机车车体振动关键部位进行了加速度传感器布置,对车钩进行了载荷标定,在某货运专线进行了重车和空车状态下的动态测试,基于ANSYS仿真结果、nCode数据处理流程及实测车钩载荷数据获取了车体疲劳关键部位的计算应力时间历程,以雨流计数为基础编制了疲劳关键部位的计算应力谱,通过计算累积损伤获取了疲劳关键部位的剩余寿命,该机车在达到其设计寿命运行里程后,还可以安全运行56万km。

    2024年03期 v.44;No.239 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 3477K]
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  • 一种融合共振稀疏分解和快速谱峭度的诊断方法及其在轴箱轴承诊断中的应用

    杨延峰;潘碧琳;杨兴宽;甄广川;杜志伟;田冉;

    针对轴箱轴承故障振动信号噪声大造成故障特征频率提取困难的问题,文中提出一种基于共振稀疏分解算法和快速谱峭度法相融合的故障诊断方法。首先利用共振稀疏分解算法,将信号分解为不同共振特性的分量,再以谱峭度为指标,利用快速谱峭度法选择最佳滤波参数对低共振分量进行滤波,最后对滤波所得信号包络解调,以判断轴承的故障状态。通过仿真信号及轴箱故障轴承振动信号证明,此方法可以有效提取轴箱轴承故障特征信息并进行故障诊断。

    2024年03期 v.44;No.239 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 3303K]
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专题研究

  • 基于四路串联谐振变换单元的涡流制动励磁电源在高速列车上的应用研究

    殷振环;陈嘉楠;谢冰若;王赛;

    涡流制动相比目前动车组上普遍采用的轮轨黏着制动在高速区段具有一定优势,成为动车组新技术的研究方向之一。涡流制动励磁电源是涡流制动系统的重要组成部分,对涡流制动控制和系统性能具有重要作用。文中对一种适用于高速列车的基于四路串联谐振变换单元的励磁电源进行了研究,具有较高的可靠性和可控性,并且采用软开关技术,在功率密度和系统效率方面具有一定优势。

    2024年03期 v.44;No.239 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 2345K]
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  • 动车组制动系统PHM人机界面设计方法研究

    王鹏;章阳;王涤非;程宏明;

    生态界面设计是一套复杂安全苛求系统人机界面的设计理论体系,它基于认知学和心理学的相关原理,能够帮助操作人员在人机交互中面临新情况和问题时做出正确决策,从而提高操作绩效。文中以复兴号动车组制动系统故障预测与健康管理信息界面为研究对象,依据生态界面设计理论,采用抽象层次法进行工作领域分析,确定了制动系统的功能性目的、抽象功能、一般性功能、物理性功能和物理形式的具体内容,提出了界面的模块划分和具体视图方案。通过软件实现了仿真界面的显示并开展了故障处理对比试验。研究工作表明使用生态界面设计方法对动车组制动系统故障预测与健康管理信息界面进行设计,能够提高故障处理绩效和操作人员对系统的理解水平,可为其他车载人机接口界面设计提供参考。

    2024年03期 v.44;No.239 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2106K]
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  • 磁流变阻尼器改进型多项式建模及其半主动控制应用

    张祥光;程俊;吴国颂;钟晓波;姚远;

    针对磁流变阻尼器动态建模中存在的模型复杂、拟合精度差、计算速度慢等问题,文中提出一种改进型“速度分级多项式模型”。该模型在传统多项式模型的基础上加入两个速度切换点,在不同速度段分别采用不同函数进行拟合,从而在保证模型拟合精度的同时,有效避免了Runge振荡现象,也适当提高了计算速度。以RD-8040-1型号阻尼器为对象,对其进行特性测试和模型参数辨识。将该模型替换CRH3高速动车组二系横向减振器,采用开关天棚阻尼控制策略实现高速动车组二系悬挂的横向半主动控制整车动力学仿真,仿真模型中考虑到磁流变阻尼器卸荷、响应时滞等实际特性。结果表明,基于磁流变阻尼器的二系悬挂半主动控制能有效抑制高速列车的横向振动,与被动悬挂相比,在速度300 km/h直线运行工况下,车体横向加速度幅值谱最大幅值和加速度均方根值分别下降38.1%和37.6%。

    2024年03期 v.44;No.239 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 4450K]
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  • 基于监督机器学习算法的动车组PHM预警核验方法研究

    董光磊;刘冰;李时偕;徐小明;杨伟君;杨宁;陆航;付昱飞;刘典;

    为提高故障预测与健康管理PHM模型预警的准确率以有效支撑动车组现场处置工作,在系统或模型报出诊断结果后,模型研发或运用单位等通常需要投入大量人力和精力对预警结果进行人工核验才能更为准确、有效地指导现场工作,效率较低,影响生产组织。为此,研究提出采用K最近邻和卷积神经网络等两种监督机器学习算法对PHM预警结果进行自动核验,并选取某型动车组牵引系统温度类PHM预警模型对算法进行了测试和验证。结果表明,该算法检验的准确率等指标较为理想,可以在一定程度上代替人工核验,提高模型结果的可用性。

    2024年03期 v.44;No.239 72-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1464K]
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  • 速度200 km/h动力集中动车组动力车牵引动力配置研究

    李杰波;张桂南;陈波;

    速度200 km/h客货共线铁路开行动力集中动车组有较强的技术经济性。根据200 km/h客货共线特点对担当牵引动力的200 km/h动力车,通过分析国内外高速客运机车、动力集中动车组动力车现状,从轴重、轴式、黏着利用等关键约束条件进行了适应性和对比分析,提出了200 km/h动力车牵引动力配置建议。

    2024年03期 v.44;No.239 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1625K]
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  • 基于实测应力谱的重载电力机车车体损伤特性及剩余寿命评估

    曾燕军;金希红;何永强;肖乾;陈道云;

    针对重载电力机车车体损伤特性及剩余寿命评估问题,对某型重载电力机车车体底架纵向力传递及设备悬挂部位的7个测点进行了动应力测试,计算了各测点处的损伤并评估了剩余寿命,结果表明:除测点1的重车损伤略低于空车损伤外,其他6个测点的重车损伤均不同程度高于空车损伤,车底悬挂设备的振动加剧了空车状态下测点1的疲劳损伤累积;各测点均有较为富裕的剩余寿命,测点5的剩余寿命最低,为1.15×10~8 km,表明当车辆服役至其设计寿命后,仍有足够的安全运行裕量。

    2024年03期 v.44;No.239 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 2635K]
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  • 高速动车组制动盘疲劳寿命模型研究及应用

    吕宝佳;张臣;焦标强;蔡田;杨广楠;祝家祺;

    为掌握制动盘实际服役状态下的疲劳特性,从高速动车组铸钢制动盘材料本身的疲劳性能切入,对国内某厂家铸钢制动盘材料在不同温度、不同应力状态下进行了有限寿命疲劳试验研究,建立了制动盘材料温度—应力—疲劳寿命模型。基于研究建立的制动盘疲劳寿命模型,为制动盘在不同服役工况提供可用次数参考。以坡道线路上进行一次紧急制动工况为算例,对铸钢轴装制动盘温度和热应力进行仿真分析,获得该工况下制动盘可用次数。

    2024年03期 v.44;No.239 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K]
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  • 基于dv/dt参数提取的变流器IGBT驱动自调节技术

    李文鹏;周宇豪;史志富;董鑫媛;张存凯;张若冰;

    绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为轨道交通变流器关键部件,对其驱动的调节可以显著改善dv/dt、开关损耗等影响变流器运行的重要参数。为此提出了一种基于dv/dt参数提取的变流器IGBT驱动自调节技术。首先基于IGBT驱动等效电路建立数学模型,分析了dv/dt、门极电阻、开关损耗三者之间的数学关系。其次以dv/dt参数的限制为主要优化目标,开关损耗的平衡为约束条件,提出一种基于Bang-Bang控制的自调节控制策略从而实现门极电阻主动切换,并在双脉冲测试中整定控制策略重要参数。最后通过有无自调节技术对比试验测试,验证了本技术的有效性。

    2024年03期 v.44;No.239 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2247K]
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  • 基于CAN通信和UART通信的ECU板卡程序升级方案设计

    王霖;崔冬冬;杨帆;付波;高吉磊;

    为实现电子控制单元内的板卡程序可靠升级,将MCU的存储区进行分割,设置了程序备份区域。介绍了基于统一诊断服务UDS协议和CAN通信的启动加载程序Bootloader升级板卡程序的方案,并在此基础上设计了基于Ymodem协议UART通信的在线程序升级方法。该方法利用MCU支持边读边写功能,通过在应用程序里增加程序下载任务,使用Ymodem协议接收程序,并将程序烧写至备份区内,待板卡再次上电后,利用Bootloader将备份区内的程序搬运至程序运行区内,实现程序的更新。为降低程序下载任务对其他任务的影响,减少CPU的占用时间,程序下载任务通过直接存储器访问DMA方式获取串口数据,同时通过在任务中增加延迟防止其他任务被长时间挂起。

    2024年03期 v.44;No.239 105-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1937K]
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  • 物联网技术在轨道交通车辆的应用场景分析及试验验证

    王隆龙;袁涛;汪宇昕;

    近年来,物联网技术在各个领域都得到了广泛应用。针对物联网技术,首先梳理了NB-IoT、Zigbee和LoRa等主流方案的主要特点;随后结合轨道交通车辆运用环境及需求,初步论证了LoRa技术在应用中的优势与合理性,提出了低压断路器状态监测和客室环境感知等LoRa技术可能的应用场景;最后为进一步验证应用场景的可行性,设计了地面最小试验系统,完成了系统规划、建设及软件开发工作,实现了数据传输、协议转换和界面显示等功能,并进行了相应测试。

    2024年03期 v.44;No.239 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1729K]
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铁路供电技术

  • 基于实测载荷谱的CED420型高速受电弓疲劳强度评估

    黄思俊;袁骞;吴楠;赵志远;贾荣;

    针对CED420型高速受电弓疲劳破坏问题,提出了基于实测载荷谱的受电弓疲劳强度评估方法。根据CED420型高速受电弓三维实体模型,建立有限元数值模拟模型。基于雨流计数法分析线路实测的垂向弓网接触力载荷谱,同时通过流体力学软件计算受电弓各部位所承受的空气动力。在此基础上,对有限元模型进行疲劳工况加载,通过ANSYS软件计算CED420型高速受电弓的应力变化范围。最后基于IIW疲劳评估标准,对受电弓钢材结构和铝材结构进行疲劳强度评估并分析原因。结果表明受电弓各部位疲劳累积损伤均小于1,满足设计要求,其中钢材结构薄弱部位发生在上臂,最大累积损伤为0.64,铝材结构薄弱部位发生在受电弓弓头铝托部位,最大累积损伤为0.72。

    2024年03期 v.44;No.239 119-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1415K]
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运用与检修

  • 速度160 km/h动力集中动车组动力车车轮踏面优化研究

    沈龙江;邓小星;陈国胜;钟晓波;谭桐;

    文中针对某型160 km/h动力集中动车组动力车在车轮旋修后横向平稳性显著变差问题进行了原因分析,指出了TB/T 449标准中JM3薄轮缘外形轮廓与JM3型外形轮廓的差异,从而导致轮轨匹配等效锥度较低为该晃车的主要原因。文中提出了轮缘厚度分别为32、30 mm的旋修用优化薄轮缘踏面外形并对踏面有效性、安全性进行了计算分析和试验验证。

    2024年03期 v.44;No.239 125-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 2607K]
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  • 基于多目标决策方法的动车组车轮镟修策略研究

    田光荣;

    针对动车组车轮“预防性计划修”导致的“过度修”等风险,为进一步提高镟修的针对性,改善经济性,文中提出了一种基于多目标决策方法的车轮镟修策略优化方法,具体是利用层次分析法,以轮轨匹配等效锥度、车轮多边形和径跳等关键影响因素为准则参数,以立即镟修、1周内镟修、状态跟踪和继续运行作为决策方案,然后以连续3次测量参数为输入计算得到不同状态测量参数条件下的最优决策;该方法可有效降低单次测量结果本身误差带来的决策错误风险或不同指标导向决策的矛盾风险,提高综合预警的科学性,可用于支撑动车组车轮视情镟修。

    2024年03期 v.44;No.239 132-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
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  • CR400BF平台动车组牵引系统可靠性评估

    朱湘;

    对高级修周期间隔延长背景下的CR400BF平台动车组牵引系统进行可靠性评估。基于牵引系统的部件结构及基本的系统组合形式,构建可靠性框图模型;收集整理动车组运营过程中的故障数据,利用直方图法对故障分布模型进行初步判断;通过假定分布模型的参数估计及拟合优度检验,确定各部件的故障分布规律;评估牵引系统各部件及其整体的可靠性指标,绘制可靠度函数图形并进行简要分析。文中所用的分析方法具有较好的通用性,可以进一步推广到动车组其他系统,能够为动车组修程修制改革提供技术支撑。

    2024年03期 v.44;No.239 139-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1933K]
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  • 既有铁路货车服役性能研究

    苗晓雨;王新锐;杨亚军;龚晓波;徐宁;

    对于既有铁路货车服役性能的研究,需更侧重于研究产品的性能,保障货车运行安全,尤其是针对服役中后期,甚至报废前接近或超过设计寿命时期的车辆,在确定其运行性能的基础上,更要关注车辆的承载能力、结构可靠性、疲劳特性及其功能性。基于对国内外铁路货车的运用状态、检修制度、检修模式等情况分析,对铁路货车报废条件、寿命管理相关要求及规定分析研究认为,对车辆进行动力学仿真与线路试验,车体静强度及刚度、冲击、剩余疲劳寿命等进行仿真分析与台架试验是综合判断车辆服役性能的必要手段。了解与掌握货车服役性能及其发展趋势,为降低车辆故障率、保证车辆长寿命可靠性运行,更贴合实际需求为货车安全运用、科学检修、优化设计的后续研究提供技术参考和数据支持。

    2024年03期 v.44;No.239 146-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 2326K]
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城市轨道交通

  • 某地铁列车网络系统中继器故障分析及改进

    张红星;刘超;宋君君;李如石;董利芳;

    为保证列车通信时信号传输的转发和放大功能正常,针对列车运行过程中网络系统中继器故障进行了研究。通过对中继器自身硬件及供电电路检查及中继模块冗余功能测试,得出光耦器件随机失效是导致中继器无法正常工作的根本原因;在此基础上结合列车检修维护和软件设计,在加强设备日常维护、完善中继器内部两个模块间的冗余策略、优化TCMS中继器模块故障诊断软件逻辑方面提出了改进方案。改进方案已在故障列车中装车实施,并完成试验验证。结果表明,改进方案可以有效地降低中继器设备的故障率,提高列车运营的稳定性。

    2024年03期 v.44;No.239 154-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1936K]
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  • 城轨列车踏面制动温度场仿真分析与试验验证

    杨子杰;朱文良;孙宁远;余朝刚;

    城轨列车踏面制动过程中的温度变化直接影响到制动系统的可靠性和列车运行安全性,为了研究车轮温升关键参数以及材料属性对车轮踏面温度影响,基于ANSYS建立车轮有限元模型,采用均匀加载法在80 km/h紧急制动工况下分别讨论车轮和闸瓦比热容和导热系数以及4种不同计算方法求解得到的对流换热系数对车轮踏面温度的影响,考虑温度对车轮材料属性的影响,将实车采集的列车运行速度和制动减速度作为热流输入参数,车轮和闸瓦导热系数直接影响到车轮踏面温升,4种不同计算方法求解得到的对流换热系数对车轮踏面温度影响较小。模拟了制动初速度为80 km/h的3次连续紧急制动工况下车轮踏面温度分布,并将仿真结果与实车试验数据进行对比分析,验证了仿真结果的可靠性。

    2024年03期 v.44;No.239 159-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 3172K]
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