基于货-车-轨耦合动力学分析的重车重心高度及管控规则研究

我国现行重车重心高度管控规则已凸显限制铁路货运系统运输能力的矛盾。针对此问题,通过深度剖析货物-车体耦合机制,建立货-车-轨耦合动力学模型,并采用动态Nadal限度评估车辆运行脱轨风险,基于模型仿真分析我国铁路通用货车在正常速度运行时应限制的重车重心限制高度,以及重心高度超过该限值时的相应限速规定。研究结果表明:针对货物装载参数影响车辆动力学行为的研究,动态Nadal限度可有效减小脱轨误判率,相比于经典Nadal限度更适宜作为脱轨风险的评判依据;基于动态Nadal限度判定车辆脱轨风险,我国铁路通用货车的重车重心限制高度可提升至2400 mm;在保证车辆运行安全的前提下,重心超高时的区间限速规定可以合理地适当放宽。

基于R-P图像注意融合网络的列车轮对踏面缺陷识别

轮对踏面缺陷识别是开展列车轮对检修维护的重要前提。然而,轮对踏面缺陷样本存在的数量少、类别不均衡现象,使得传统深度学习方法识别精度有限,难以满足列车智能运维发展的需求。提出一种基于R-P图像注意融合网络(RP-AFN)的列车轮对踏面缺陷识别方法。首先,将RGB图像及其泊松编码(Poisson coding,POS)形式同时引入Mobilenetv2网络之中,以通过丰富输入信息的方式来缓解小样本问题;其次,将挤压-激励模块(SEBlock)和相似性约束引入模型中,以提取具有模态间交互性信息的判别注意力特征,并利用多层感知机(MLP)对其进行融合和推断;最后,基于焦点损失和相似性损失设计一种联合损失函数,使其能够通过惩罚大类别样本以缓解类别不平衡问题。实验结果表明:所提融合方法实现了85.7%的轮对踏面缺陷识别率,且其各项指标以约2.5%~20%的优势优于对比方法。在不同输入大小和主干网络的条件下,以224×224为输入大小的Mobilenetv2模型所对应的模型性能最佳。在不同特征融合策略的条件下,特征拼接方法的各项指标以约1%~3.5%的优势优于特征加法、特征外积和动态加权等方法。在不同调剂因子μ的设置中,μ=0.7的情况下,模型各项指标性能达到综合最优。在主干网络相同的条件下,融合方法能够在不显著增加模型参数的情况下,其各项指标优于单模态方法约1%~6.3%。在执行消融实验的情况下,输入模态、损失函数和模块的消融都会给模型带来负面影响,验证了模型设计的合理性。RP-AFN模型能够有效地提高轮对踏面缺陷识别性能,可在一定程度上解决小样本和类别不均衡条件下的踏面缺陷识别问题。

动态Nadal脱轨评判准则的推导与应用

当轮轨接触状态处于小冲角或负冲角时,若基于经典Nadal公式评判车辆运行安全,可能出现将非脱轨误判为脱轨的现象。针对该问题,从机理分析的角度出发,深度探讨经典Nadal脱轨评判的局限性;通过轮轨蠕滑特性分析,引入实时的有效摩擦系数上限值,推导一个能够考虑冲角影响的改进型脱轨限度,形成新的动态Nadal脱轨评判准则;最后,通过应用算例验证改进型脱轨限度的有效性。结果表明,改进后的动态Nadal脱轨评判准则考虑了轮轨接触冲角的影响,与经典Nadal脱轨评判相比具有较小的保守性,能够科学有效地降低脱轨评判的误判率。目前,该限度仅从理论层面予以验证,在实际应用中建议考虑安全系数裕量进行评判,以确保列车运行安全。

基于动态Nadal限度的重车重心限制高度

本文基于蠕滑力饱和达到库伦摩擦力的理论,推导考虑了冲角、轮轨蠕滑等因素的动态Nadal限度。以此限度作为车辆运行安全评判标准,研究我国铁路通用货车重车重心合理限制高度。SIMPACK仿真结果表明,在此限度下的重车重心高可达2 400mm,比现行的重车重心限制高度增加400mm。本方法在一定程度上减小了误判率,可为我国铁路通用货车重车重心高的确定及试验方法提供一定的参考。

基于模糊贝叶斯网络的铁路危险货物运输过程风险评估

基于Buckley决策方法,标定基本事件之间相对概率大小模糊权值,以此作为各基本事件的概率值;同时以事故树模型为基础,映射为贝叶斯网络;通过正、反向推理分析各基本事件的结构重要度、概率重要度、关键重要度,并对此进行排序,有效地定量评估运输过程的风险性,找出最薄弱的工作环节,有针对性地提出改进措施。对比仅采用事故树的结构重要度排序分析,本方法提高评估的可信度和客观性,对铁路危险货物运输风险评估具有一定的理性论和实际应用价值。

基于仿真计算的25m钢轨运输偏重问题研究

运用力矩平衡与弯曲变形原理分析25m钢轨跨装运输时6个支点及车辆转向架受力,应用SolidWorks建立25m钢轨实体模型,采用ANSYS进行有限元仿真分析,设计并计算5种典型装载工况,表明现行装载方案中车辆转向架承重过大,确为偏重。为此,提出改变支点高度和支点纵向位置2种改进方案,并应用以上方法分别进行仿真分析;通过计算,改变支点1与支点6的高度和改变支点3与支点4的高度均不能解决偏重问题,调整支点1、3、4、6的纵向位置可以避免偏重;运用MATLAB拟合得出合理的支点纵向位置,确定改进方案并予以验证。

NX_(70A)型平车装运超长货物容许装载重量的研究

《铁路货物装载加固规则》中缺乏70t平车装运超长货物时的容许装载重量规定,不方便现场操作执行。本文研究了超长货物对平车容许装载重量的影响机理,根据实际情况设计了仿真实验的装载工况和运行工况,基于SIMPACK建立了NX_(70A)型平车装载超长货物的动力学仿真模型,通过仿真实验研究选定了最不利运行工况。对比分析了最不利运行工况条件下,不同重量的超长货物与毛重为标记载重量、长度为车体长度的货物间,在作用于车体的垂向载荷上的差异,确定了一定长度的超长货物能保证运输安全的重量最大值,据此提出了NX_(70A)型平车装运不同长度的超长货物时的容许装载重量,对现行规定具有补充完善作用。

基于正交试验的铁路货物运输不利工况分析

研究铁路货物运输安全性,试验工况数量是制约试验成本和效率的主要原因。通过正交试验法对3类不确定性影响因素进行试验方案设计,仿真计算得到脱轨系数和轮重减载率指标;然后由正交试验直观分析法得出针对两指标的最不利工况,由方差分析法得出各因素变化对脱轨系数和轮重减载率的影响程度。研究结果表明:正交试验设计有效缩减了试验方案数量,可为制定实车试验方案提供参考依据。