两轴径向独立轮副轨道车辆动力学性能

针对独立车轮导向问题提出后倾角导向方法,使独立轮副轨道车辆获得自导向能力。阐述车辆的自导向原理,利用横向轮轨力和后倾角力臂形成摇头力矩,使独立车轮自动转向。关于中心对称的前后独立轮副分别向相反方向转向,使独立车轮处于径向位置。采用多体动力学方法分析独立轮副轨道车辆的自导向性能。结果表明:在直线轨道上,后倾角对车辆横向位移和摇头角的影响明显。带后倾角车辆出现类蛇行运动现象。具有后倾角的车辆在直线轨道上能够自动复位。在曲线轨道上,左前导向轮具有较大的冲角。后倾角能够使车辆动态对中,最终回到轨道中心线位置。带后倾角的独立轮副轨道车辆在曲线轨道上具有有限的导向能力。

轨道车辆垂向轮轨力时域识别对比及其机器学习修正

为了尽可能减小轨道车辆垂向轮轨力时域识别中存在的误差,以时域法为基础,开展了基于机器学习修正的轨道车辆垂向轮轨力识别研究.首先建立了车辆动力学仿真模型,获取了车辆在随机轨道激励下以250km/h速度行驶时的轴箱加速度响应和垂向轮轨力.其次,建立了Green函数法、状态空间法这2种时域法对应的动载荷识别模型,对状态空间法的初值误差进行了分析,并引入多项式拟合法修正其趋势项误差,进而对比分析了2种方法的计算精度和计算效率.然后,针对时域法存在的识别误差,提出采用NARX(nonlinear autoregressive models with exogenous inputs)模型对识别误差进行训练和预测,用于消减模型中存在的如响应观测不全与观测噪声等因素造成的影响,进而对时域法识别结果进行修正,提高识别精度.最后,通过一个10自由度轨道车辆垂向动力学模型,对方法的正确性进行了验证.研究结果表明:2种方法对轨道车辆垂向轮轨力均具有较高的识别精度,对于各轮对的识别精度各有优劣;在计算效率方面,状态空间法比Green函数法更优;经NARX模型修正的2种时域法对轨道车辆垂向轮轨力均具有很好的识别效果,识别值与正演值的Pearson相关系数大于0.99,为极强相关.基于NARX模型的机器学习误差修正方法可有效提高时域识别精度,可以为后续轨道车辆轮轨力预测提供参考,具有较强的工程运用价值.

基于视频的轨道车辆自主定位方法研究

针对轨道施工车辆自主定位需求,提出一种基于车载前视相机拍摄百米标视频的轨道车辆自主定位方法。该方法首先对YOLOX-s网络进行改进并构建了百米标的目标检测模型,完成对百米标的目标检测;其次,当检测到百米标后,结合图像预处理和卷积循环神经网络(CRNN)网络构建百米标数字文本识别模型,提取百米标的数字文本信息,从而实现对轨道施工车辆的定位。经实验验证该方法能够快速准确定位轨道施工车辆的位置信息。

新工科背景下轨道车辆数字化设计课程教学改革研究

随着运行速度的提高,高速列车与其周边环境的相互作用加剧,传统的单学科、单视角等基础课程难以满足新工科时代背景下车辆工程专业学生的理论需求。为此,须将高速列车与周边运行环境耦合起来,作为一个整体进行多学科领域集成的课堂讲授,使学生获得高速列车整机性能更优的设计理念,这一基本理念即为本课程教学内容改革的创新之处。在教学方法上重点引入“耦合”的思想,以高速列车为载体,探讨车辆子系统与其他子系统之间的相互影响,利用新型动态展示技术,结合工程应用背景,开发灵活多变的考核评价体系,实现车辆工程专业学生在知识、能力和素养的同步提升。

基于轨道车辆振动理论的虚拟演示系统开发

基于轨道车辆振动理论课程公式繁杂、理解难度高及传统课堂教学欠缺直观振动现象演示的问题,利用Adobe Animate CC、MATLAB、Hypermesh、ANSYS和Adobe Media Encoder CC多种软件联合,建立了多种表现形式的虚拟振动演示系统。该系统通过交互式动画、振动曲线及振动云图等虚拟实验技术,将振动理论和现象多角度地呈现给学生。以单自由度无阻尼强迫振动与简单弹性体振动为例,介绍了多软件联合建立虚拟振动演示系统的过程,直观地展示了典型振动形式的动态过程,有助于深化学生对基础理论的理解,激发其学习兴趣,提高轨道车辆振动课程的教学质量。

基于世界技能大赛的高职教学改革研究与实践——以轨道车辆技术赛项为例

在职业院校中,高质量地培养技术技能型人才,关键在于专业教育教学的质量。以世界技能大赛的技术水平作为职业技能提升的顶级标准,对职业院校而言至关重要。院校应深入研究世界技能大赛的技术文件,以轨道交通车辆项目为例,参照世界技能标准来优化自己的专业教学标准。此外,应以世界技能大赛的竞赛内容作为改革教学的基础,进一步细化和完善专业教学考核的标准。同时,借鉴世界技能大赛的评价方法和基础设施建设,不断提升实训基地的建设和发展水平。

轨道车辆用横向止档的研制

基于Abaqus软件开发一种轨道车辆用横向止档,该横向止档由金属底板、橡胶层和顶部耐磨板硫化加工而成。针对横向止档研制过程中出现的问题提出相应的解决措施,并完成产品试制。通过型式试验验证了该横向止档的结构可靠性,其已实现批量生产。本研究对该类产品的研发具有一定借鉴作用。

轨道车辆用牵引橡胶球铰的结构优化

针对轨道车辆用牵引橡胶球铰(简称牵引橡胶球铰)的失效情况,分析了其载荷工况特点和初始结构的不足,并对牵引橡胶球铰进行结构优化。结果表明:Ogden 4阶超弹本构模型对牵引橡胶球铰的橡胶材料大变形仿真分析精度较高;通过设置合理的径向预压缩量、合理增大橡胶层厚度、采用流线形橡胶型面等可以优化牵引橡胶球铰的结构,有效减小牵引橡胶球铰的橡胶部分应力和应变,从而延长牵引橡胶球铰的疲劳寿命。本研究可为大变形牵引橡胶球铰的设计提供参考。

不同级别横风下虚拟轨道车辆动力学性能研究

为了研究虚拟轨道车辆在不同级别横风下的动力学性能,基于非线性胎地耦合关系建立了3编组虚拟轨道车辆多体动力学模型,研究虚拟轨道车辆在AW0和AW3状态下,不同级别横风对其胎地垂向力、抗倾覆稳定性、抗侧滚性能等主要动力学指标的影响。结果表明:AW0状态且低速工况下,不同风级的风载和运行速度对各编组车辆影响较小,车辆动力学性能等指标基本一致;AW3状态下,各个指标值均随着运行速度和风级的提高而增大,且AW0状态下车辆的抗倾覆稳定性总体上优于AW3状态;针对各编组车辆而言,中间车的抗侧滚性能优于头车和尾车,其中尾车的抗侧滚性能最差,但各编组之间的抗倾覆稳定性相差不大。

无接触网的轨道车辆动力系统清洁化技术变革与发展趋势

轨道交通系统在现代交通体系中扮演着举足轻重的角色,随着交通系统用能清洁化、绿色化的发展需求,轨道交通车辆动力系统逐步呈现类型多样化、用能绿色化的技术发展趋势。首先系统回顾了轨道车辆牵引动力系统的发展历史,调研并分析了源于国家能源安全、交通能源结构绿色化转型与新能源技术融合发展的车辆动力系统技术现状与发展趋势。基于国家“30·60”双碳目标,对中国轨道交通车辆动力系统新能源发展方向开展了SWOT分析,在结果对比的基础上给出了中国轨道车辆动力系统与新能源融合发展的参考路径,并从低碳清洁供给、储能现代化、节能三方面具体提出了未来轨道车辆新能源动力系统的发展趋势,为相关技术研究与政策制定提供支持。

轨道车辆外观的继承性设计表达研究

为探究我国现有轨道车辆外观的继承性设计表达方式,分析其对轨道车辆产品形象的塑造作用。文章将中国具有代表性的高铁列车及城市轨道交通列车作为研究对象,从设计基因的角度,对轨道车辆外观设计要素进行显性和隐性要素的划分,通过显性要素分析轨道车辆外观设计迭代中的演变规律,通过隐性要素分析继承性设计所塑造出的产品形象及文化内涵。对比发现,高铁列车和城市轨道车辆的继承性设计主要围绕造型和涂装两方面展开。结合时代特点、产品定位和文化特色,轨道车辆外观的继承性设计塑造出了统一而又富有变化的产品形象特征,形成了谱系化的产品家族。

虚拟轨道车辆关键技术研究现状与挑战

近年来,一种基于虚拟轨道导向的胶轮承载新型轨道交通制式逐渐成为研究的热点,作为一种新兴的轨道交通车辆,虚拟轨道车辆在诸多关键技术上面临挑战。文章从电子导向及虚拟轨道技术、环境感知技术、路权分配策略及动力学承载特性四方面入手,对研究现状、技术原理进行了详细剖析,探讨了虚拟轨道车辆未来发展方向。研究结果表明,电子导向及虚拟轨道技术主要聚焦于在可靠导向信息的基础上,转向系统最优控制策略的选择,传统控制策略可靠性高,对于多因素、多变量的控制系统,基于神经网络的控制算法具有更大优势,但在普适性方面仍需提高;视觉、激光、微波等多源感知技术可以为车辆提供大量的环境信息数据,关键数据的冗余、互补及筛选是虚拟轨道车辆环境感知的基础,实现感知的实时性和高鲁棒性是车辆环境感知的追求目标,结合物联网、机器学习等新兴技术建立更加高效的多源算法融合处理方式或将成为环境感知技术研究热点;路权分配策略旨在有限道路资源下,优化提高虚拟轨道车辆和社会车辆的通行效率,当前主要基于车辆实时动态信息反馈至交通信号控制平台,实现虚拟轨道车辆的通行,道路信息、环境信息及出行规律信息的数据挖掘为路权分配策略提供进一步优化空间;由于虚拟轨道车辆结构的新颖性,基于胎地耦合、机电耦合、车间耦合等多体动力学模型被提出,车辆运行性能、控制策略匹配关系、结构参数优化得到检验,未来大系统的耦合关系和敏感因素需要重点考虑。

城市轨道车辆架控制动装置故障及可靠性研究

制动控制装置是制动系统的核心部件,其故障情况直接影响地铁车辆运营的可靠性和安全性。文中针对应用相对广泛的架控制动装置,从结构原理分析其故障影响,并通过对既有分布在6个城市的12个地铁列车项目近3年的故障数据进行分析,确定故障分布和故障影响,并开展可靠性计算。同时对典型故障从设计、制造多角度进行分析,为提升架控制动装置的可靠性和安全性提出了解决措施。

城市轨道车辆装配工序拧紧工具的开发研究

介绍了中低速磁悬浮车辆研制项目转向架装配过程中,由于迫导向装置与构架安装位置间隙过小,且待拧紧装置为多部件连接结构,导致通用工具无法完成紧固的问题。提出了一种适用于多部件连接结构的双向拧紧工具,解决了带有开槽螺母的多部件待拧紧结构在操作空间狭窄时的装配问题,同时可以降低拧紧过程中对定制工具的使用数量,降低操作人数,提高工作效率。

一种轨道车辆数字式制动系统中继阀的优化设计

基于现有轨道车辆数字式制动系统七级中继阀的结构原理,对其进行优化设计,使其每增加一个电磁阀和活塞膜板,制动力的档位数成倍增加,从而使制动力大小的调节更加精细,适应现代轨道交通车辆精准定位停车的需求。

一种轨道车辆用橡胶转臂节点总成设计研究

一系橡胶转臂节点在车辆运行中既要传递车辆的纵向力,同时又要提供合适的横向定位刚度给一系悬挂,因此橡胶转臂节点性能的优劣直接会影响到车辆的动力学性能。在一系橡胶转臂节点其设计制造中,其径向刚度和轴向刚度的匹配,即径轴刚度比是设计的关键点,同时也是难点。本文所述转臂节点总成结构为组装式结构,径向刚度由橡胶球铰节点承担,横向刚度由橡胶垫承担,使得整个转臂节点总成的径向刚度和横向刚度可以分开设计研制,互不影响。

轨道车辆制动软管力学性能试验研究

制动软管是轨道车辆空气制动系统的重要组成部件,起到传递和存储制动风压的重要作用,其工作性能直接影响轨道车辆的制动安全.为此,本文针对地铁车辆典型软管结构开展了涵盖拉伸与弯曲力学性能的试验研究,通过对软管结构进行横向、纵向标准取样,对试样的初次断裂应力、二次断裂应力与拉伸伸长率等力学参数进行了对比分析;通过设计适用于不同尺寸规格的圆盘量具,测量并评估了不同规格软管在不同弯曲半径下的椭圆短径与外径变化率,确定了制动软管实车使用及扭转疲劳试验的最佳软管长度.研究成果为轨道车辆制动空气软管的设计选型和试验评估提供了科学依据和技术支撑.

结构优化在轨道车辆密封板设计中的应用研究

基于对HyperWorks软件中的Opistruct平台的研究,将拓扑优化和尺寸优化方法引入到前期的结构设计中,结合车辆运行中的气动载荷数据,为某型号轨道车辆的密封板提出了优化改进方案,从而提高密封板的使用寿命。优化结果表明,在该车型轨道车辆密封板的总质量不增加的前提下,刚度和固有频率均得到了较大的提高,从而有效避开了气动载荷的频率范围,为列车产品的结构设计提供了完善的设计思路。

轨道车辆用6A01-T5铝合金火焰矫形数值模拟及参数敏感性分析

以3 mm厚6A01-T5铝合金为研究对象,利用数值模拟方法计算火焰矫形过程中铝合金变形量,与实测值进行比较,验证数值模拟方法的可靠性。基于火焰矫形数值模拟结果,分析火焰矫形过程中的矫形温度、加热宽度以及矫形速度对6A01-T5铝合金矫形变形量的影响。结果表明,火焰矫形数值模拟计算的变形与实测值吻合,随着矫形温度和加热宽度的增加,6A01-T5铝合金矫形变形量呈现指数增加趋势,当矫形速度不大于20 mm/s时,变形量略微增加,当矫形速度超过20 mm/s后,变形量随着矫形速度的增加而减小。

基于数据驱动的轨道车辆焊缝疲劳寿命预测

针对实际运行环境下轨道车辆受力情况复杂、寿命难以预测,而传统寿命预测方法耗时耗力的问题,文章提出了一种基于数据驱动的疲劳寿命预测方法。利用有限元仿真软件建立某地铁车辆三人位座椅的有限元模型,通过结构应力法计算得到座椅的一条关键焊缝在不同载荷下的多组疲劳寿命数据,并以此作为训练数据来训练模型,对座椅的关键焊缝进行试验验证。将使用结构应力法计算得到的疲劳寿命结果与文中所提方法预测的结果做对比,通过均方误差、百分比误差和决定系数三项评价指标对预测结果进行量化,最终结果显示,均方误差均在可接受范围内,百分比误差低至2.87%,决定系数均在0.9以上,表明该方法在轨道车辆焊缝疲劳寿命预测领域可行。