基于数字图像相关法的轮轨力测量研究

针对应变计式轮轨力测量方法的不足,研究一种基于数字图像相关法的非接触式轮轨力测量方法。通过受力分析以及有限元计算,确定钢轨表面非接触测点区域位置。根据轨旁检测的特点设计测量系统的整体方案并分析了其测量原理,对相机进行了分析选型,以实现轮轨力作用下钢轨表面测点区域变形散斑图像的高质量采集。基于数字图像相关法对所采集的变形散斑图像进行分析,采用1阶形函数描述钢轨的变形,并使用零均值归一化差值平方和函数作为相似度的度量指标;为了提高系统的测量分辨精度,在整像素匹配算法的基础上,通过对位移初值进行迭代计算进一步得到亚像素级位移,并使用最小二乘法拟合位移场结果得到相应的应变场。在实验室设计并搭建了具有移动加载功能的轮轨力测量试验系统;通过静态标定试验准确建立了反映钢轨应变和轮轨垂向力大小数学关系的线性标定曲线,并分析讨论了相机工作距离和光照强度等因素对轮轨力测量的影响;在移动载荷作用下进行了轮轨力动态测量试验,与接触式应变计法测量结果进行比较,非接触式数字图像相关法在跨中位置的最大轮轨力测量误差不超过0.3%。动静态测量试验结果表明,数字图像相关法能够实现轮轨力的精确测量,是一种有效的非接触式轮轨力测量方法。

应用线结构光的混凝土试块三维几何参数测量方法

测量混凝土试块的三维几何参数是对其进行力学性能试验的前提。为解决传统人工测量效率低、精度差的问题,基于线结构光和图像处理技术,研究一套由线结构光发射器、工业相机、高精度位移平台和转台等构成的混凝土试块三维几何参数检测系统。通过建立误差分析数学模型,对检测系统的结构参数进行优化分析,确定检测系统的最佳布局。采用平移扫描和旋转拼接相结合的方法实现混凝土试块三维几何参数的测量和评估,并在实验室通过对标准试块和实际混凝土试块的测量、对比,验证该方法的准确性和可行性,其平面度测量误差小于0.043 mm,相邻面夹角误差小于0.1°,棱长误差小于0.1 mm。

衬胶管道脱粘缺陷超声检测与识别方法研究

针对目前对在役衬胶管道脱粘缺陷缺乏有效检测手段,且检测效率和准确率较低的问题,基于超声脉冲回波法的基本原理,设计了适用于圆柱形衬胶管道超声检测的扫查和探头夹持装置,建立了相应的超声检测试验系统。分析了实际应用中多种干扰因素对超声回波信号的影响,构建了基于一维CNN的超声回波信号二分类模型。通过试验和与传统超声检测缺陷识别方法进行对比,结果表明利用所建立的超声检测系统及一维CNN模型能够在多种干扰因素存在的情况下实现对脱粘缺陷较精确的识别,识别准确率达到96.22%,为在役衬胶管道脱粘缺陷的自动化检测和识别提供了一种有效的方法和手段。

列车摘钩机器人的设计与试验

针对国内编组站驼峰的人工摘钩问题,设计了一种双机械臂协同作业的关节型列车自动摘钩机器人。在SolidWorks软件中建立列车摘钩机器人的三维模型,并将模型导入ADAMS软件进行动力学仿真,得到机器人摘钩机械臂的摘钩大臂和摘钩小臂的位置和力矩曲线。在试验室进行摘钩机械臂的阶跃响应试验以及提钩杆空载和负载200 N的摘钩试验。试验结果表明:摘钩机械臂具有良好的运动性能,在阶跃试验中,摘钩大臂的上升时间为0.62 s,超调量为0.08‰;摘钩小臂的上升时间为0.35 s,超调量为0.04‰,二者的超调量小,动作平稳。在带负载的摘钩过程中,当负载力在设计范围内,机器人能顺利完成摘钩动作。

用于地铁列车的主动径向装置研究

[目的]地铁列车通过小半径曲线区段时会产生车轮磨耗及噪声。转向架轮对的主动径向技术作为一种理论上可以解决上述问题的有效措施,有必要对其进行深入研究。[方法]通过分析主动径向原理,确定了“径向导向”的控制目标。提出了一种用于转臂式轴箱定位转向架的可控橡胶节点装置及其控制系统,使之成为车辆的主动径向装置。阐述了该主动径向装置的主动径向导向原理,即:地铁列车运行时以信标的方式获取线路信息,径向控制器内存储有每条曲线的信息,结合列车运行速度可确定列车在曲线中位置,由此控制可控橡胶节点装置动作,进而实现轮对以径向姿态通过曲线。以列车的头车为研究对象,建立了A型地铁列车的动力学模型,对采用主动径向装置的地铁列车以60 km/h的速度通过400 m曲线半径时的通过性能进行了分析,并与传统转向架的通过性能进行对比。[结果及结论]相比于传统转向架导向轮对,主动径向转向架导向轮对的冲角和磨耗指数均大幅降低;同一转向架的两个轮对具有相近的横移量,在该位置下轮对可实现“纯滚动”;列车在小半径曲线上的通过性能有明显改善。

螺纹钢性能测试视频引伸计研究

针对目前视频引伸计在实际应用中存在的做标记困难、标记在试验中容易发生脱落的问题,面向螺纹钢性能测试,研究了一套无需特殊人工标记,基于螺纹钢自身的纹理特征就可实现高精度位移跟踪测量的视频引伸计系统。介绍了视频引伸计测量系统的硬件组成、选型和基本工作原理。主要对所采用的图像匹配算法进行了研究,分析讨论了匹配模板位置和大小的选取、基于曲面拟合的亚像素定位算法以及动态测试中匹配模板的更新等问题。最后通过静态试验、刚性位移试验和动态试验验证了该视频引伸计系统能够保证测量的实时性和准确性。

摆式客车机电式倾摆系统研究

对摆式客车采用机电式倾摆系统进行了研究。研制了一套机电式倾摆机构，并在摆式客车模拟试验台上进行了性能测试。仿真分析与试验结果表明，机电式倾摆机构具有良好的性能。

基于LabVIEW的车辆冲击试验台测控系统设计

对应用于铁道机车车辆缓冲器及车体进行冲击试验的试验台测控系统进行了研究;基于LabVIEW技术,设计了车辆及其缓冲器冲击试验台的测控系统;对测控系统构成及原理进行了介绍,并描述了电机控制系统和软件功能;借助于计算机多功能接口卡,由计算机完成冲击试验台的轨道角度以及车辆的锁闭和释放控制,通过不同轨道角度的控制实现对不同的车辆冲击速度的控制,并可完成对车钩、缓冲器及车辆冲击应力的测试;最后进行的试验表明试验台达到了设计要求。

摆式列车倾摆控制系统

阐述了摆式列车倾摆控制系统各组成部分 :检测子系统、控制子系统、通信子系统以及倾摆作动子系统的功能及原理 ,并给出了车体倾摆控制算法。最后给出了对各子系统的试验研究结果。基本满足了倾摆控制系统的要求。

基于PWM技术的电空比例阀研究

介绍了流体PWM技术的原理,并建立了电空比例阀的数学模型,提出了一种基于PWM技术的电空比例阀实施方案。采用TMS320LF2407A单片机设计了数字式比例控制器,并进行了试验研究。试验结果表明,采用基于PWM技术的电空比例阀具有较好的性能,能够满足电空制动系统的要求。

旋转型永磁涡流制动装置的研究

研究了一种适用于非动力车辆的非摩擦制动技术——旋转型永磁涡流技术。根据涡流制动原理,以CRH2拖车转向架为对象,设计了旋转型永磁涡流制动装置。运用ANSYS软件着重进行了旋转型永磁涡流制动装置磁场的瞬态分析,得到在不同速度下感应盘所能提供的制动功率。最后从制动装置的永磁体磁极对数、磁极周向距离、极片厚度、空隙宽度等方面对漏磁造成的运行阻力进行了分析,并提出相应的措施。

摆式列车倾摆机构模式选择研究

对目前国外摆式列车倾摆机构的主要模式进行了分析,并从理论上对2种广泛运用的倾摆机构——四连杆和滚动导轨倾摆机构模式进行了研究。研究结果表明,在设计合理的前提下,滚动导轨式倾摆机构可以降低对作动器推力的要求,同时增加倾摆机构的回复刚度,采用较小的作动器即可满足车体倾摆要求。

铁道车辆转向架性能参数测试台

本文详细介绍了所研制的铁道车辆多功能性能参数试验台的组成原理和功能。试验台可完成车体静强度测试、转向架参数测试 ,并可对车辆零部件进行静强度和疲劳试验。

标准地铁列车供风系统仿真研究

地铁列车供风系统主要包括风源系统、风缸、用风设备及管路组件,对于确保用风设备正常工作,保障车辆运行安全性、平稳性及舒适性发挥着至关重要的作用。传统的供风系统设计选型多按照典型工况及依据经验进行估算。文章运用AMESim分析软件,根据供风系统中各元件的工作原理,建立了空气弹簧悬挂系统(包含空气弹簧、高度阀及差压阀)、制动系统等气动仿真模型,并可根据标准地铁列车供风气路原理图搭建各种编组型式的列车供风系统性能仿真分析平台。该平台不仅可以对列车初充风工况进行分析计算,还可以结合实际运行线路,根据停站时车辆载客量变化情况及通过曲线线路时空气弹簧偏载情况,研究分析供风系统的工作状态,如风源系统中空气压缩机的启停次数及平均工作率、风缸及空气弹簧的压力变化情况,同时还可以监测出各用风设备的耗风量,从而评估列车供风系统的综合性能。平台对于提高供风系统性能和设计分析能力、降低其能耗具有重要的工程意义。

一种用于重载列车纵向动力学仿真的变步长积分算法

目前列车纵向动力学仿真的积分算法多以Newmark-β法为基础的固定步长算法为主,但随着列车编组数量增加以及工况变化,固定步长算法难以获得最佳的计算效率。基于此,文章采用显式预测-隐式迭代校正的方法,在Newmark-β法的基础上,通过限制迭代次数的方法变化步长,将其演变为一种变步长的积分算法。通过算例验证了变步长算法在动力学方程解变化剧烈的时候具有更高的计算精度,将该算法应用至1万t单编列车的全制动停车工况的纵向动力学仿真,结果表明,相较于其他算法,变步长的积分算法在保证精度的同时计算效率更高。

一种评定摆式列车回复安全性的方法

提出了采用摆式列车倾摆机构的回复角刚度来评定摆式列车的回复安全性的方法。回复角刚度表述了在倾摆过程中倾摆机构失去动力时 ,车体回复中位的稳定性。当回复角刚度为正时 ,车体可在重力作用下回复到中位 ;为负时则不能回复到中位 ;为零时处于临界状态。可以把回复角刚度作为衡量车辆回复安全性的指标。

制动管路参数对地铁列车制动性能的影响研究

地铁列车制动系统是关系列车安全的重要单元。列车制动系统不仅受制动控制装置、制动执行机构性能的影响,制动控制装置与基础制动装置间的管路对系统性能同样具有重要影响。制动管路由于受到车体下方车载设备布置位置的影响不可避免存在弯折。基于地铁车辆制动管路布置的特点,对管路接头、管径、长度等参数的影响展开分析,以获取较为优化的管路参数。仿真基于AMESim环境进行。仿真结果表明制动管路参数对地铁列车制动性能有重要影响。筛选最优制动管路内径尺寸范围为11~13 mm,在此范围内进一步选型实现制动管减重24.2%和制动空气消耗量减少4.9%。研究工作除保证满足制动系统性能外,还有利于减轻系统重量、减小空气消耗量,充分体现轨道交通绿色环保的特点。

一种地铁列车制动系统用风量计算新方法

地铁列车制动系统是列车重要用风单元。过去多采用模拟式制动系统,利用中继阀控制制动缸的压力。随着数字式高速开关阀的控制技术的运用,地铁列车制动系统目前普遍使用了数字式制动系统取代模拟式制动系统,利用EP阀控制制动缸压力。此种对压力的控制方法与模拟式制动系统不同。传统的制动系统用风量计算方法仅考虑制动缸和管路耗气,本文提出一种新的用风量计算方法,通过搭建地铁列车制动系统AMESim模型对地铁列车制动系统各用风元件进行用风量计算,可获得制动系统工作中所有元件的总用风量。

摆式电动车组受电弓倾摆系统的模式研究

根据国外的经验,指出采用动力分散的摆式列车可有效减小轴重、降低轮轨横向力和磨耗,是在既有线上提高列车运行速度的有效途径。重点阐述了国外摆式电动车组受电弓系统的倾摆模式,并对其特点进行了系统分析,提出了受电弓倾摆系统设计所需考虑的关键技术。

路面条件对铰接车液压转向系统动态性能的影响研究

为了分析自卸车液压转向系统在车辆运行过程中的性能,采用AMESim/SIMPACK联合仿真方法建立了自卸车液压转向系统的联合仿真模型,进行车辆在不同路面条件下液压转向系统分析,得到油缸位移及压力、车辆转向角的变化过程。可为车辆转向性能的预测提供一种很好的分析方法。