基于虚拟现实的轨道交通车辆数字孪生仿真系统

[目的]为了提高轨道交通车辆仿真系统的可视化与交互性,依托VR(虚拟现实)技术,构建了轨道交通车辆数字孪生仿真平台。[方法]通过轨道交通车辆数字孪生三维模型与机理模型的层级式构建方法,以及层级式关联映射方法,实现了三维模型与机理模型融合,耦合生成了轨道交通车辆数字孪生三维物理模型,并由此提出了一种轨道交通车辆数字孪生仿真系统以及系统的构建方法。以青岛某地铁车辆及其相应运行线路为研究对象,通过搭建的VR平台及车辆自动驾驶控制算法,对该仿真系统功能进行了试验验证。[结果及结论]试验表明,列车实际运行速度与控制运行速度误差均在±1.5 km/h内,证实了模型的有效性。轨道交通车辆数字孪生仿真平台的构建方法为提升轨道交通车辆仿真系统的可视化与交互性提供了新的技术思路。

轨道车辆不锈钢点焊结构疲劳性能研究

[目的]为了提升不锈钢车体的抗疲劳性能,获取点焊接头的疲劳特性曲线,进而对不锈钢点焊车辆疲劳分析及结构设计进行指导,需对轨道车辆不锈钢点焊结构疲劳性能进行研究。[方法]归纳总结了某现有车型点焊接头的类型,并根据点焊接头的特点,制作了不锈钢电阻点焊对接接头试样和电弧击穿焊对接接头试样;根据点焊及金属材料疲劳失效原理,利用有限元分析和试验手段,对不锈钢点焊接头疲劳性能进行了试验验证及对比分析。[结果及结论]得到了12种不同类型点焊接头的载荷幅值-循环次数曲线;通过失效分析可判断出试样开裂是由焊缝热影响区表面起始,且疲劳开裂的起始与钢板表面存在沿晶的裂纹状缺陷相关;总结了焊接类型和板厚参数对于接头疲劳寿命的影响,即板厚组合相同,选择电弧击穿焊的焊接方式会使接头获得更高的疲劳寿命;焊接类型相同,板厚较大的接头,疲劳性能较优;若两板厚度相较另一类接头一大一小,则两板厚度差值较大的一方,在低载荷幅值下疲劳寿命更长,但若超出某一限值,两板厚度差值较小的一方疲劳寿命会更长。

横风作用下地铁车辆运行平稳性及安全性分析

[目的]城市轨道交通列车在高架线路上运行时,横风对车辆运行的平稳性和安全性有较大影响,需要对横风作用下地铁车辆的动力学性能进行更为深入的研究。[方法]在MATLAB软件中分别采用3种经典的横风风载模型(定常稳态风载模型、瞬态中国帽风载模型及非定常随机风载模型)模拟动态风场,在SIMPACK软件中建立单节编组车辆的精细化刚体动力学模型,将3种风载模型作为外部激励分别施加到车辆上;对比分析了车辆在直线上运行时不同风载模型、不同风速、不同车速对地铁车辆运行平稳性的影响;从安全设计角度出发,选取非定常随机风载模型,对车辆在曲线上运行时的平稳性及安全性进行分析,探究了不同风速下车辆运行速度的安全域。[结果及结论]在横风作用下,地铁车辆车速、风速均对车辆的运行平稳性及安全性有显著影响。车辆高速运行时,风速对车辆的横向振动影响更为突出。3种横风风载模型中,非定常随机风载模型对车辆的平稳性影响最明显;基于对车辆平稳性及安全性的分析,给出了不同线路形态(直线或曲线)、不同风速下的车辆限速值。

基于RCM的车辆设备服役寿命分析抽样方案

[目的]为了支持车辆RCM(以可靠性为中心的维修)规程落地实施,增加通过RCM分析得到的RCM规程的维修任务以及维修间隔的科学性和可信度,需研究一种合理的用于分析车辆设备服役寿命的抽样方法。[方法]以车辆设备中的车钩为研究对象,介绍了车钩抽样总体流程、初始任务清单确认流程和抽样任务清单确认流程;基于GBT 2828.1—2012制定了包括抽样方法、抽样数量、抽样间隔及相关参数计算方法在内的车钩抽样方案。以上海轨道交通17号线17A01型列车车钩为例,采用该抽样方案确定了不同类型车钩的抽样方案。[结果及结论]根据该抽样方案可对不同的车辆设备进行抽样检查,获取设备的真实状态,可弥补诸如车钩这种高可靠性设备的故障数据少、故障规律较难获取,导致难以定义维修周期的问题。该抽样方案为分析车辆设备服役寿命提供了一种合理且经济的实施方案,也为车辆RCM规程落地实施提供了技术支撑。

高速动车组轴箱轴承可靠性试验台动态加载系统设计研究

[目的]台架试验是研究高速动车组轴箱轴承性能的主要技术手段,而准确模拟轴箱轴承的实际运行载荷工况是获取真实、可靠的轴箱轴承性能数据的必要前提。合理设计轴箱轴承试验台,以模拟轴箱轴承高速重载的运转工况;设计径向加载机构和轴向加载机构控制策略,以满足加载系统控制精度和响应速度的要求。[方法]设计了一套高速动车组轴箱轴承可靠性试验台电液伺服动态加载系统。介绍了该系统中轴向加载系统和径向加载系统的结构组成及工作原理,并提出了一种模糊PID(比例-积分-微分)控制算法。搭建轴箱轴承可靠性分析试验台,进行加载性能测试和轴箱轴承可靠性测试试验,用以验证动态加载系统的合理性。[结果及结论]所设计的电液伺服动态加载系统能够满足轴箱轴承可靠性试验的加载要求;轴向加载响应时间为0.276 s,轴向加载稳态误差为0.339 kN,径向加载稳态误差为1.742 kN,满足EN 12082:2017标准要求。

基于5G的机车车辆远程试验检测技术研究

在铁路机车车辆试验检测业务日益增多的背景下,通过分析机车车辆远程试验检测的需求,梳理了5G技术下机车车辆远程试验应用场景,构建了基于5G的机车车辆远程试验检测系统架构,研究了包括车地网络架构、电源远程控制、软件远程操作等远程操控技术,以及支持断点续传的车地数据传输技术和远程试验的安全保障措施。通过实车应用表明:基于5G移动互联网的远程试验检测技术的研究有助于提升科研试验工作的信息化及自动化水平,提高工作效率和试验管理能力,降低人员出差的工作强度。

空气弹簧动态特性拟合及空气悬架变刚度计算分析

为深入研究车辆空气悬架的性能,在悬架系统动力学模型的建立和仿真计算过程中,需要考虑空气弹簧的刚度随弹簧载荷和工作高度改变而变化的特点。根据空气弹簧的动态特性试验数据构成一簇有规律曲线的特点,分别以弹簧工作高度和初始载荷为自变量进行两次曲线拟合,用非线性曲线拟合方法代替气体状态方程,得到空气悬架使用条件下空气弹簧的刚度工作曲线方程。在悬架半车离散状态空间模型仿真的每个计算步长开始时,随悬架动挠度的实时状态来确定模型中空气弹簧的刚度计算数值,从而达到对空气悬架进行变刚度仿真分析的目的。采用此方法计算的某客车空气弹簧气压瞬态响应与滚下法悬架固有频率试验时测到的空气弹簧气压曲线更接近,提出的空气弹簧变刚度特性拟合处理和悬架模型变刚度仿真方法有效。

主成分分析法在车辆实际行驶工况开发中的应用

将主成分分析法应用于车辆实际行驶工况开发中的交通特征分析环节。研究表明 ,将众多反映道路交通特征的短行程特征值用主成分分析法压缩成代表原始数据 80 %以上信息的 3个或

基于实车试验的高速列车隧道压力波影响因素

搭建列车空气动力学在线实车高精测试平台,对列车通过隧道及隧道交会工况下的压力波特性进行实车测试;探究运行速度、隧道长度、阻塞比、编组长度、交会位置等因素对隧道压力波的影响规律;根据隧道内压缩波、膨胀波在隧道内传播、反射、叠加的原理,推导出隧道通过及隧道交会工况下,最不利单线隧道长度、最不利双线隧道长度、最不利交会位置、最不利编组长度等计算公式。研究结果表明:车体表面压力变化幅值与列车速度的平方成正比;车内压力幅值与列车速度的n次方成正比,n的范围为1.3~1.8,n随着隧道长度的变化而变化;研究结果可为高速列车在隧道内运行时的安全性指标提供了压力波评判依据。

工程车辆自动变速智能控制系统开发与试验研究

结合ZL50轮式装载机动力传动系统理论分析和换挡控制算法设计,根据装载机工作特点、操纵方式以及控制系统的总体要求,以16位单片机80C196KC为电子控制系统的核心,设计开发了一套工程车辆自动变速智能控制系统。在模型建立过程中用混沌算法改进了传统的神经网络BP算法。最后,在试验台上测试了开发的自动变速电控系统的综合性能。试验结果表明:所提出的智能换挡控制系统的结构和算法是可行和有效的,该系统可以根据试验测试工况的变化准确、可靠地实现自动换挡。

电动汽车能耗分配及影响因素分析

为了在电动汽车设计中合理分配有限的车载能源,对电动汽车各耗能部件能耗情况进行了研究.确定了电动汽车能耗评价指标,分析了车身设计、工况和温度等因素对能耗的影响.通过实际的测量和分析,得到了电动汽车耗能部件的能耗分配关系,纯电动大客车驱动效率约为75%.提出了再生制动、加强部件润滑、轻量化设计、减小电池内阻等降低能量消耗率的措施和方案.

高速列车车体加速寿命试验载荷谱编制及分析

铝合金车体是高速列车的关键核心部件,设计中需要满足超长疲劳寿命要求。工程中,为避免实际运行中发生疲劳失效,同时降低试验成本,常采用加速寿命试验方法。采用车辆系统动力学方法计算获得车体随机载荷谱,对载荷谱进行处理,得到载荷频次图;基于FKM标准,编制三种载荷比下71?10次循环对应的车体加速载荷谱;采用有限元法,分别施加三种载荷比条件下的载荷谱,得到对应的加速系数;分别采用线性及非线性损伤累积理论,分析载荷块谱的加载顺序对车体损伤累积的影响。得出结论:在原始载荷谱和加速载荷谱作用下,车体结构各点疲劳损伤均小于1,满足设计要求;分别提高载荷比至P(28)1/3和P(28)2/3,对应的加速系数为12.75和218.65;载荷谱加载顺序对车体疲劳累积损伤有影响:以P(28)2/3为例,高-低顺序载荷谱循环632次时,损伤值累积达1,而对应相同的损伤值,低-高顺序载荷谱仅需要循环614次。结果表明车体承受载荷存在低应力幅占优的特点,即低-高加载顺序具有更好的加速效果。对车体加速寿命试验载荷谱的编制及分析方法研究,为车体台架疲劳试验提供理论依据及科学指导。

ZL50装载机自动变速操纵系统控制策略的研究

提出了ZL50装载机自动变速电控操纵系统的整体方案.通过分析装载机的工作过程,设计了装载机自动变速的控制策略,针对装载机工况复杂的特点,采用人机配合的多模式控制方式,并且提出了强制降一挡功能和前倒挡直接转换功能的设计思想;按照作业装置是否工作设计了不同的换挡规律.通过台架试验,证明控制系统的控制逻辑正确,使用电控系统可以简化操纵,降低驾驶员的劳动强度.

基于核密度估计法的载荷历程外推研究

根据线路测试数据编制的疲劳试验载荷谱,比机械结构相关标准中规定的载荷谱真实可靠,而线路测试试验一般在结构整个设计使用寿命中很短时间段内完成,因此需要对测试数据进行外推。为解决多样本载荷历程外推问题,基于核密度估计KDE(Kernel Density Estimation)理论,给出多样本载荷历程条件下的KDE使用方法,提出基于平均损伤原则的外推方法。最后,结合动车组车下设备线路测试数据进行验证,并与线性外推方法进行对比。结果表明:提出的多样本载荷历程外推方法可以给出满意的结果,明显好于线性外推方法。损伤计算表明,KDE外推方法获得的损伤值与实际载荷损伤值误差为1.4%,满足工程使用要求。此研究为其他载荷历程外推提供借鉴案例。

高速列车服役性能研究

高速列车运行时空上的跨越所面临的振动、环境变化,使其服役状态与安全性态始终处于时变状态,给高速列车安全保障与健康维护带来极大的挑战。随着高速列车运营里程的增长,高速列车服役性能的研究成为保障我国高速列车技术持续发展的重要课题。在分析高速列车服役性能基本内容的基础上,提出了高速列车服役性能检测体系,阐明了其建设内容与方案,并发展了高速列车走行部跟踪试验技术,跟踪试验对高速列车服役性能的研究具有显著成效与提升。最后,指出了本领域今后的发展趋势及需重点关注与加强的研究工作。

乘用车实际行驶工况开发方法的研究

乘用车实际行驶工况通常可表示为基于时间的一段时间-速度曲线。通过对国内外乘用车实际行驶工况,特别是欧美日等国家开发的研究表明,对乘用车实际行驶工况的开发从前期准备工作到工况的验证可分为5个基本过程。对每一过程所使用的方法进行了比较深入凼?。

准高速列车交会空气压力波试验研究

根据在广深准高速线上首次成功地进行列车交会压力波试验所得结果，本文分析了列车交会压力波幅值大小与列车运行速度、交会列车相对速度、线间距、车体截面形状、车头形状的关系，以及高速车对低速车的影响。

汽车发动机性能的模糊综合评价方法

基于模糊综合评价方法,建立了以发动机的经济性、动力性、环境友好性等性能为主要对象的发动机性能评价指标体系,并建立了模糊综合评价模型.以Visual Foxpro为开发平台,设计了交互性能良好的计算机辅助评价系统.实例分析验证,评价模型和评价系统方便、可靠、实用,为汽车运用技术人员科学客观地评价发动机性能提供了基础.

车体结构振动模态仿真与试验一致性分析

通过对比分析车体钢结构和整备两种车体状态中的仿真和试验数据,利用试验数据,采用尺寸优化的方式,调整弹性支撑刚度系数来修改车体的边界约束条件,使得仿真数据与试验数据达到很好的相关度,为以后的车体模态计算分析提供强有力的支持.

低速风洞均匀抽吸地板系统

在KD－03低速风洞中研制了一种附面层可人为地控制的均匀抽吸地板系统。在不同来流速度和不同抽吸系数条件下，对均匀抽吸地板上附面层速度分布进行了实验研究。实验结果与理论计算结果一致。在该地板上的高速列车模型风洞实验的结果与国外同类模型在移动带地板上的实验结果一致。利用均匀抽吸地板可有效地消除阻面层的影响，从而提高模型风洞实验气动力的试验精度。