综合技术研究

• 高速列车半主动悬挂系统模糊自适应PID控制研究

  张瑞东;孟建军;李德仓;胥如迅;

  针对传统PID控制在高速列车智能控制方面对环境干扰等因素过于敏感，结合模糊控制方法，提出基于模糊自适应PID控制的高速列车悬挂系统智能控制算法，搭建了17自由度半主动悬挂横向动力学模型，建立以阻尼系数作为控制器输出变量的模糊自适应PID控制策略，在MATLAB/Simulink模块中搭建列车悬架仿真模型。仿真结果表明：基于模糊自适应PID控制的半主动悬挂减振效果要明显好于传统PID控制算法下的悬挂系统，车辆行驶平稳性和乘客乘坐舒适度都有了显著提高。

  2023年02期 v.43;No.232 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1939K]
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• 基于DVS 1608的轨道车辆空气弹簧焊接上盖疲劳评估方法研究

  林佳志;宋红光;韩跃;吴霜;赵国艳;徐聪;谭江江;

  空气弹簧作为轨道交通车辆的二系悬挂，其安全可靠性对车辆的动力学特性和乘坐舒适性有着重要的影响，文中给出了一种对空气弹簧焊接上盖进行疲劳评估的计算方法。首先，采用疲劳耐久极限法确定空气弹簧疲劳载荷工况，空载45 kN，横向位移±110 mm；建立轴对称模型，进行旋转得到三维模型，再施加边界条件和垂向载荷，进行横向位移加载；其次，得到焊接上盖的应力结果，根据计算出的母材最大应力92.0 MPa和焊接区域最大应力32.6 MPa，判断满足静态强度要求；进而，完成上盖焊缝横向位移时的应变测量，验证仿真计算结果与试验结果一致；最后，选取最严苛部分（或提取全部）节点应力数据，根据DVS 1608定义的方法进行疲劳估算，计算出各节点应力利用率，依次进行焊接疲劳强度可靠性评估。计算得出焊缝外侧过渡区应力利用率最大1.09，大于允许值1，由于文中对焊缝过渡区域进行打磨处理，疲劳强度值可以提高30%，判定焊缝满足1 000万次疲劳强度要求。

  2023年02期 v.43;No.232 8-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1935K]
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• 高速动车组牵引电机轴电流测试及特征分析

  燕春光;陈春俊;陈才茂;蒲旭东;

  为研究牵引电机的联轴节轴电流特性，设计了一种测量动车组联轴节轴电流的开合式传感器，该传感器可在不拆卸动车组电机情况下，直接在现车上安装。通过理论仿真分析、地面试验台测试等工作，检验了轴电流传感器的安全性和可用性。在某型动车组上实车安装，在实际运营线路上跟踪测试了轴电流在加速、匀速、减速工况下的幅值频率分布规律。结果表明，轴电流产生原因是变频器低频的供电电压不平衡引起共模电压，经过电机、联轴节、齿轮箱回路形成。轴电流幅值与牵引电机单相输入电流呈正相关，范围为0～1 295 mA，加速、减速时最大，轴电流频率与转速呈正相关，与理论计算频率相同，范围为0～145 Hz。研究结论揭示了动车组牵引电机轴电流的幅频特性和产生机理，为抑制联轴节电蚀提供了理论基础。

  2023年02期 v.43;No.232 18-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 3117K]
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• 车轮多边形相位差对动力学性能的影响

  胡静涛;丁军君;李芾;

  车辆在运行过程中，车轮的圆周廓形并非一直保持不变，在各种激励作用下，逐渐呈现多边形化，并可能出现多边形相位差现象。为研究车轮多边形的相位差对动力学性能的影响，借助磨耗仿真的手段研究了多边形车轮存在相位差时的磨耗演变行为。计算结果表明：同一轮对存在单侧多边形现象时，多边形的影响会传递到轮对的另一侧没有多边形的车轮；当轮对两侧均有多边形现象，且车轮的一侧波峰与另一侧的波谷相对应时，两侧轮轨垂向力均达到最小；当轮对两侧车轮都有多边形现象且存在相位差时，一侧车轮的圆周最大磨耗速度加剧，且随着相位差的增加磨耗加剧的车轮在轮对两侧交替出现，并当多边形车轮的一侧多边形波峰与另一侧车轮的波谷相对应时，两侧车轮磨耗速率均达到最大。

  2023年02期 v.43;No.232 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 7689K]
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专题研究

• 列车骨干以太网协议一致性测试研究及应用

  薛莲敏;李辉;符建民;

  随着IEC 61375系列标准的推出，列车专有以太网技术标准化，使得以太网技术迅速在列车领域推广。文中针对列车拓扑发现协议、列车网络地址转换协议进行特征分析，进而形成对应的测试方案。根据测试需要，开展了测试台的搭建，并将测试台进行实际应用，对装车前设备进行测试且出具测试结论。

  2023年02期 v.43;No.232 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1994K]
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• 我国速度160 km/h客运机车型式试验标准分析及满足欧洲铁路互联互通技术规范的建议

  余俊;

  我国速度160 km/h客运机车包括内燃和电力2种车型，均已完成国内型式试验考核。通过对速度160 km/h客运机车技术条件以及型式试验标准的分析，梳理出内燃机车和电力机车投入使用前试验项点的差异。分析欧洲TSI认证以及整车试验标准文件，给出我国客运机车满足欧洲铁路互联互通技术规范的建议。

  2023年02期 v.43;No.232 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1504K]
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• 涡流制动与直线电机制动在高铁上的应用对比分析

  郝保磊;王明星;苗峰;汤劲松;朱洪庆;袁文琦;

  基于国内外文献数据，对直流励磁的涡流制动和交流励磁的直线电机制动从原理、结构、应用、制动能力、供电系统及轨道温升等方面进行了对比分析，结果表明：涡流制动的优点是制动能力强，缺点是励磁功率大、引起的轨道温升高；直线电机制动的优点是可实现无源运行，引起的轨道温升低，缺点是制动能力相对较弱，控制系统复杂。

  2023年02期 v.43;No.232 46-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1806K]
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• 高速列车线性涡流制动装置的研究与设计

  王可;

  针对高速列车制动技术的发展需求，对比分析了现有非黏着制动技术的特点，提出了适用于更高速度列车的非黏着制动技术研究方向。根据国内某车型转向架特点，进行线性涡流制动装置设计开发，重点研究了结构设计、安装空间及电磁参数设计等方面内容，完成了仿真校核、样机研制，并进行了地面试验验证及国内首次装车。研究结果表明，线性涡流制动是目前最有效的高速列车非黏着制动方式，涡流制动装置结构设计合理，研制的样机达到了预期目标，为涡流制动工程化应用奠定了技术基础。

  2023年02期 v.43;No.232 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1767K]
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• 下一代高铁高频轻量化单相逆变器的设计与开发

  徐双凤;张家明;

  为适应下一代高铁对单相逆变器的扩容与减重需求，论文提出了一种高频轻量化单相逆变器设计方案。前级DC-DC电路采用2路高频移相全桥软开关电路的并联冗余设计，并采用双闭环均流控制算法；后级DC-AC电路为单相全桥电压源型逆变电路，采用基于二阶广义积分器（SOGI,Second Order Generalized Integrator）和一阶低通无限冲击响应（IIR,Infinite Impulse Response）滤波器的前馈—反馈控制算法以提高单相逆变器的闭环响应速度和控制精度。基于上述拓扑和控制算法在Simulink仿真环境下搭建了仿真模型，仿真结果证明了方案的可行性。在一台额定功率为6 kW的单相逆变器上进行试验验证，试验结果证明了所提的硬件架构和软件算法的有效性。

  2023年02期 v.43;No.232 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 2413K]
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• 既有合成闸片匹配钢质制动盘的磨耗性能试验研究

  王东星;陈澍军;郭继祥;张晓军;李智浩;

  为了在动车组上研究应用既有合成闸片，文中开展了既有合成闸片匹配钢质制动盘的磨耗性能试验研究。试验在1∶1制动动力试验台上进行，测试相同试验工况下，合成闸片和粉末冶金闸片匹配钢质制动盘的磨耗性能。试验数据显示既有合成闸片的磨耗量在各种工况下均较粉末冶金闸片大；在速度高、制动压力大时合成闸片的磨耗量会成近指数级增加；持续制动工况下闸片的磨耗量变化不大，但摩擦系数热衰退较明显。研究表明，新型合成闸片匹配钢质制动盘，需要提高耐磨、耐高温性能。

  2023年02期 v.43;No.232 66-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1781K]
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• HXN_3B型调车机车换装B+级铸钢轮心试用考核研究

  田合强;董博;牟鑫;林峰云;

  材质为ZG310-570的HXN3B型调车机车用铸钢轮心易出现探伤线性聚磁缺陷，为此生产企业试制了B+级钢材质的轮心。为验证B+级钢轮心的服役性能，须在轮心批量装车前对其进行试用考核。基于目前试用考核规定较为宏观的现状，从线路及环境、安全应急预案、装车数量及周期、试用考核期间的跟踪和监测、试用考核结束后的拆检、试用考核结果的评价等6个方面设计制订适用于B+级钢轮心的试用考核方案，并通过线路试用考核过程及结果、生产企业后续的轮心成品合格率数据综合验证所设计试用考核方案的可行性。研究内容为HXN3B型调车机车可换装B+级铸钢轮心提供技术支撑。

  2023年02期 v.43;No.232 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K]
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• DK_36A型落下孔车静强度和刚度试验方法分析

  闫海军;

  叙述了DK_(36A)型落下孔车的结构特点、主要性能参数及尺寸，简要介绍了该车的结构组成。通过对该车结构进行分析，详细阐述了该车的试验方法，利用2片侧承梁上相对应的减重孔，穿过凹形支承梁，其上装载轴坯钢进行模拟试验。试验方法能够满足实际运用工况，试验结果满足相关标准及车辆运用要求。

  2023年02期 v.43;No.232 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1772K]
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• 锂离子电池标准GB 38031与IEC 62928安全要求对比研究

  赵宇;

  锂离子电池已在轨道交通领域得到越来越多的应用，所以对锂离子电池的安全性提出了更高的要求。然而，目前我国轨道交通领域尚未制定锂离子电池安全相关的国家或行业标准。文中聚焦我国首个车用动力电池国家强制性标准GB 38031-2020和国际轨道交通锂离子电池标准IEC 62928∶2017，从电池单体和电池包或系统2个层面分别对机械安全、热及环境安全、电气安全的不同试验项点进行深入对比分析，并以轨道交通实际应用特点为出发点，对试验项点、试验方法和试验评定标准的选择与设置提出了建议，为我国锂离子电池技术规范或标准的制定提供技术支撑。

  2023年02期 v.43;No.232 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1328K]
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• 牵引变压器传导干扰建模与仿真

  王庆峰;周秋皓;张健穹;李相强;

  为准确分析电力机车与电动车组牵引电传动系统的传导干扰问题，有必要建立一种牵引变压器的宽频等效电路模型。通常牵引变压器内部构造是未知的，只能基于牵引变压器外部端口测试的方法进行建模，因此采用三电容等效电路模型的建模方法。此外，对实际牵引变压器进行了测试，得到相关参数并建立模型，最后对比仿真与试验的结果，进一步验证了牵引变压器三电容等效电路模型的正确性。最后将该模型应用于牵引电传动系统，对其传导干扰进行了仿真，也体现了该模型的准确性。

  2023年02期 v.43;No.232 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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• 轨道列车联挂与解编自动控制方案

  宋君君;郭文勇;冀云;杜苗苗;胡正伟;

  针对某轨道列车的自动联挂解编需求，设计列车联挂解编的实现流程和控制方案。文中主要介绍列车联挂系统、电气原理和自动联挂解编的控制流程，简单介绍司机如何操作、各个机构如何协作完成联挂或解编，重点介绍了自动联挂解编控制逻辑的设计。该控制方案，可实现一键完成列车自动联挂或自动解编，同时对关键部件进行状态监控和故障诊断。已对该控制方案完成实车测试，验证了方案的正确性。

  2023年02期 v.43;No.232 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2082K]
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• 行邮专列XL_25T行李车承载能力试验研究

  刁晓明;曲金娟;熊芯;申忠硕;

  为适应高附加值货物的快捷运输，国铁集团采用XL_(25T)行李车开行了160 km/h行邮专列。行邮货物虽然以批量的小件货物居多，但是仍不乏有较重货物的运输需求。装卸方式仍人力搬运为主，工作效率不高，限制了集装货物、托盘货物和较大质量货物快速装卸和快捷运输。为进一步满足运输市场需求，对XL_(25T)行李车的集载能力进行了试验研究，并对车内叉车装卸货物的适应性进行了模拟试验验证。

  2023年02期 v.43;No.232 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K]
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• 高速列车以太网通信质量状态评估方法及试验研究

  王翔;吴士林;吴学超;

  文中提出了一种针对车载以太网的网络整体评估方法，可通过车载交换机获取各子系统端口的数据包统计信息，进而分析整个网络的运行状态。针对因以太网线缆或连接器通信质量、电磁干扰、车载环境、网络设备性能或接口设置可能导致的网络通信故障，通过监测网络端口丢包、延时、负载波动等参数，根据参数异常状况的严重程度进行网络健康状态预警和报警。本方法的测试结果可以作为车辆出厂前列车网络系统状态评判的依据，也可以在车辆运行过程中对网络潜在问题进行预警，指导故障排查定位。

  2023年02期 v.43;No.232 105-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1797K]
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• 以太网控车模式中高速动车组列车网络控制与制动系统接口分析

  张晓晋;黄根生;张顺广;高枫;黄志平;

  以太网控车技术因高带宽、低成本的优点成为了列车网络控制系统的发展热点。文中介绍了以太网控车模式高速动车组列车网络控制系统与制动系统的硬件架构和软件架构。介绍了列车网络控制系统与制动系统接口功能原理及控制流程图，包含控制指令，比如紧急制动请求指令和状态监视，保持制动和停放制动的监视。分析了以太网控车模式下通信异常的3种工况和处理逻辑，提出以太网控车的多项优势。

  2023年02期 v.43;No.232 110-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 2084K]
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铁路供电技术

• 受电弓滑板性能检测研究

  潘利科;徐超;杨才智;陈立明;张海波;邢彤;

  受电弓滑板是列车的重要组成部分，其可靠的性能对列车的运行安全具有重要影响。文中分析了受电弓滑板的服役性能要求以及检测现状，系统对比了国内外受电弓滑板的检测技术方法。研究发现，国内外受电弓滑板的检测项目可分为力学性能、电学和温度性能、摩擦磨损性能、自动降弓性能、碳条性能等5大类19小项，IEC 62499-2008、EN 50405-2015与国内的受电弓滑板的检测标准存在一定的关联性，而磨耗性能、碳条性能与国外检测方法的差异较大。文中的研究为更高速度等级受电弓滑板检测标准的制定提供了技术参考。

  2023年02期 v.43;No.232 116-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1666K]
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• PIV技术在动车组受电弓区域流场测试中的应用

  白夜;赵昌盛;刘寅秋;王志良;张岩;

  受电弓区域是影响动车组气动阻力和振动噪声的关键部位之一，其流场特性是空气动力学研究的基础。针对该区域的流场研究多以模型试验和数值计算为主，缺乏实车试验数据为其提供数据支撑与对比基础，文中将PIV(Particle Image Velocimetry，粒子图象测速技术)引入受电弓区域流场测试，针对实车上的平面流场信息进行了采集，获得了真实有效的速度及涡量分布情况。

  2023年02期 v.43;No.232 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1865K]
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• 导流罩头型对受电弓气动阻力的影响

  霍艳忠;张璐;

  为了优化列车高速运行时受电弓周围的气动性能，降低受电弓在高速运行时受到的空气阻力，设计了椭球面、导动面、双拱曲面3种不同头型的导流罩，并设定列车为稳态运行，基于RANS法对不同头型导流罩的高速列车进行了数值模拟，通过计算，对比分析了不同头型导流罩的受电弓气动阻力，研究结果表明：在受电弓区域设置导流罩后，改善了受电弓下部的流场结构，减小了受电弓前后的压差阻力，进而减小了受电弓的气动阻力；椭球面、导动面、双拱曲面导流罩分别减小了受电弓气动阻力的31.89%、37.46%、43.94%。因此，双拱曲面导流罩对受电弓的减阻效果最显著。

  2023年02期 v.43;No.232 129-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 2112K]
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动态信息

• 中国铁道学会牵引动力委员会动力学与强度学组学术年会顺利召开

  郭力荣 ;张志超;

  <正>2023年4月6日—2023年4月7日，由中国铁道学会牵引动力委员会主办，西南交通大学承办的中国铁道学会牵引动力委员会动力学与强度学组学术年会在西南交通大学峨眉校区顺利召开。来自中国铁道科学研究院集团有限公司、行业内院校、中车集团及相关企业的领导、专家学者和科研技术人员代表，130余人参会交流。

  2023年02期 v.43;No.232 122页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
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运用与检修

• 动车组车轮轮缘厚度运用限值研究

  朱韶光;董孝卿;司道林;李晓峰;许自强;

  我国服役动车组车轮外形共有5种，但不同车轮外形轮缘厚度的运用限值不同，主要分布在22～26 mm之间。更薄的轮缘厚度运用限值可显著提升动车组运营经济性，为提高车轮寿命降低动车组运用成本，从轮轨几何关系、动力学仿真、疲劳强度等方面验证了我国所有类型服役动车组车轮轮缘厚度运用限值降低到22 mm的可行性。同时考虑轮轨磨耗现状及养护维修情况，建议应用22 mm轮缘厚度限值时，一定要加强线路特别是道岔区域交叉渡线的养护水平。

  2023年02期 v.43;No.232 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K]
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城市轨道交通

• 轴箱转臂定位橡胶节点低温特性对城轨车辆动力学性能的影响

  李登辉;梁树林;池茂儒;代亮成;陈帝印;

  为研究低温环境下转臂节点对城轨车辆动力学性能的影响，对某型地铁车辆转臂节点进行了低温环境（-50～20℃）下的动态特性测试，并建立了低温环境下的地铁车辆动力学模型。仿真结果分析表明，转臂节点刚度随激励频率的增加而增大，阻尼随激励频率的增加而减小，两者都随温度的降低而增大；另外，在低温环境下，刚度和阻尼的频变特性更为显著。随温度的降低，低锥度下车辆临界速度逐渐降低，高锥度下车辆临界速度逐渐增大；车辆平稳性受转臂节点温变特性影响较小，但随等效锥度的增大，平稳性指标逐渐增大；轮轴横向力、脱轨系数及磨耗指数等安全性指标随环境温度的降低有所上升，但均符合车辆运行要求，该转臂节点能够适应现有的运营环境。

  2023年02期 v.43;No.232 143-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 2275K]
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• 基于遗传算法的地铁供风系统多目标减振优化设计

  牛瑞;曹云丽;陶言和;郭勤涛;

  为了改善地铁供风系统的动力学性能，提高地铁车辆运行平稳性、舒适性，采用计权加速度法（SWAT）识别了空压机组件工作状态下的动态载荷，并加载于供风系统有限元模型中，计算系统动应力分布和加速度响应。以供风系统有失效风险位置的动应力、空压机质心加速度RMS最小为优化目标，以3个吊挂减振器刚度、阻尼为设计参数，采用遗传算法进行参数优化，并进行了试验验证。优化后关键点平均动应力、加速度的RMS值分别下降了23.2%、5.4%。研究结果表明，本方法能够明显地改善供风系统结构动响应，减小地铁供风系统的结构振动，提高系统动态性能。将大大改善由地铁供风系统空压机振动引起的地铁振动舒适性。

  2023年02期 v.43;No.232 150-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1945K]
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• 城市轨道交通中压环网光纤比选保护方案

  杨志贤;桂华;陈庆红;董杰;楚彦君;陈方勤;

  为解决城市轨道交通中压供电系统后备保护无选择性问题，提出了一种基于光纤通信的环网保护方案。该方案将保护区细分为环网线、母线、负荷馈线3个区域，并针对每个区域的故障特征制定保护方案。环网线配置了2套不同原理的双端电气量保护，包括光差和线路电流比较保护；母线故障，在环网进出线柜的保护装置上都配置了母线电流比较保护；通过停信逻辑，母线电流比较保护将其动作区扩展到下级，可作为下级故障的远后备保护，同时设计了环网线两端保护联跳，故不必设置专门的失灵逻辑；该方案取消了母差保护装置，采用保护直跳方式取代母线跳闸小母线；保护装置采用光纤直连方式组网，取消了光纤交换机。该方案具有保护逻辑简单清晰、保护冗余度高、保护可靠性高等优点。

  2023年02期 v.43;No.232 156-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1759K]
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• 新型山地旅游轨道交通车辆概念设计

  李艳;

  为充分实现山地旅游轨道交通的“交旅融合”，山地旅游交通车辆系统需紧密结合山地旅游交通特殊的运营环境及工程条件开展个性化定制，开展全新的山地旅游轨道交通车辆概念研究。文中从线路适应性、环境适应性、客流适应性3大方面开展了车辆关键技术指标研究。结果表明：为适应山地旅游线路条件，车辆宜选用米轨轨距，轴距在2.3～2.8 m为宜，定距在11～13 m为宜；为控制山地旅游交通工程体量，车辆宽度宜控制在2.4～2.5 m，双线线间距在3.3～3.4 m为宜，轴重不宜大于12 t；为满足山地旅游客流乘坐需求，车长宜20 m左右，车辆启动加速度设计在0.4～0.6 m/s~2为宜。研究结果可为山地旅游交通系统工程设计提供基础支撑。

  2023年02期 v.43;No.232 162-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K]
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• 某型城市轨道交通车辆空调风道关键位置优化设计

  邢莹莹;王朝兵;王海龙;屈洪;杨帆;徐天鹏;

  针对某型城市轨道交通车辆，为使通风道满足流量与风压平均分配，各出风口均匀送风的设计要求，设计了一种新型空调通风道。利用流体力学（CFD）软件Fluent对通风道各出风口送风均匀性进行仿真计算，并对通风道内流场进行优化设计，同时对通风道内的支撑板上腰形孔进行改进。结果表明该类新型风道不仅满足了设计要求，同时采用铝合金材料，进一步实现了轻量化的目标，实现了各个出风口流量分配不均匀度小于10%的目标。

  2023年02期 v.43;No.232 168-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1837K]
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