动车组自主化轴箱轴承台架试验研究

为解决自主化轴箱轴承台架试验运转初期温升高和跑合里程长的问题,基于温升机理及TB/T 3017.1—2016标准,通过控制变量设计了多个对比试验,系统分析了多个参数对自主化轴箱轴承台架试验初期轴承温升的影响趋势。研究结果表明:适当减小轴承注脂量、增大密封储脂空间均可有效降低自主化轴箱轴承台架试验初期的匀脂温度,显著缩短匀脂阶段的跑合里程。

轨道交通车辆空气弹簧智能监测系统

针对轨道交通车辆空气弹簧在劣化过程中本体高度变化难以检测,压力测量精度不高,缺乏智能预警功能等问题,设计了轨道交通车辆空气弹簧智能监测系统。对这一监测系统的结构、硬件、软件、工作过程进行了介绍,并分析了技术创新点。这一监测系统应用智能传感技术、数据转储技术、智能预警技术,可以精确测量空气弹簧内部间隙变化、内压值变化,实现智能预警提示检修,进而能够提高检修效率,节约检修成本。

基于CNN-LSTM的车辆悬挂系统故障识别方法研究

高速铁路车辆(简称:车辆)运行条件恶劣多变,车辆悬挂系统的可靠性关系到行车安全和乘坐舒适性。当车辆的悬挂系统发生故障时,振动信号呈现非线性、非平稳的特征。为此,提出了一种基于卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Network)-长短时记忆(LSTM,Long Short-Term Memory)模型的车辆悬挂系统故障识别方法。通过SIMPACK平台建立了包含悬挂系统的车辆-轨道耦合动力学模型,获得了车辆系统各部件在健康状态及各类故障状态下的振动信号;以与故障元件关联部件的振动加速度信号作为模型输入,通过构建的CNN-LSTM模型对时序信号进行特征提取和分类预测,进而实现对车辆悬挂系统的故障识别;通过构建不同工况的故障数据集对该方法进行评估。试验结果表明,该方法在速度等级相同的情况下,故障识别准确率可达98%;在速度等级不同的情况下,故障识别准确率可达99%,验证了该方法的有效性。

对铁路货车水浸轴承处置的探索

对郑州北车辆段水浸轴承故障的判定、处置、预防进行了归纳与总结。首先阐述了水浸轴承故障的危害及表征,总结了水浸轴承故障的判定方式和方法;然后明确了故障检查与处置要求,并针对性地提出了预防水浸轴承的建议。文章对探索水浸轴承的预防和快速处置、确保货车运输安全具有重要意义。

某型高铁踏面廓形轮轨接触特性的对比分析

针对我国某型高铁踏面存在的疲劳裂纹出现频繁、部分轮对镟修量大等问题进行了研究,通过计算其与现行高速钢轨的接触特性,发现存在轮轨接触应力较大、接触点应力集中的现象。为了解决这一问题,文章介绍了一种可供替代的W01GT3型踏面。通过对比2种踏面在不同轮对横移量下的几何接触特性、轮轨接触应力以及直线运行工况下的疲劳裂纹萌生寿命,结果表明,W01GT3型踏面与钢轨接触范围更宽,轮轨接触应力更小,在直线运行工况下的疲劳裂纹萌生寿命更长。因此,在镟修维护时,建议采用与该型踏面相近的模板,有助于缓解某型高铁踏面的滚动接触疲劳相关问题。

内轴箱悬挂高速动车组转向架抗倾覆稳定性研究

内轴箱转向架由于轴箱悬挂内置大幅度降低了车体的抗侧滚刚度,影响其运行性能。为提高其抗倾覆性能,内轴箱转向架通常采取安装抗侧滚扭杆和提高一系悬挂垂向刚度的措施。文章提出了一种抗倾覆装置,以提高内轴箱悬挂高速动车组转向架抗倾覆稳定性。该装置由2条互不连通的回路组成,安装在轮对轴箱和构架之间。在分析抗倾覆装置的基本原理、刚度特性和车辆动力学模型之后,利用MATLAB/Simulink软件,联合AMESim和SIMPACK软件进行联合仿真,得到车辆在不同速度条件下通过大半径曲线时的动力学性能和动态包络线。结果表明,采用抗倾覆装置可以在保证车辆运行稳定性的条件下大幅提高车体的抗侧滚能力,在车辆脱轨系数和轮轴横向力等安全性指标方面有着更优异的表现,同时有着较小的动态包络线。

中国高速动车组转向架技术发展及展望

转向架是支承、牵引和制动车体并能相对车体回转的走行装置,具有缓冲振动和导向功能,决定列车运行安全可靠性和运行品质。中国高速动车组转向架经过技术引进、吸收创新和自主创新3个阶段的发展,通过不断的技术创新与实践,在结构轻量化、安全可靠性、动力学性能及智能化等关键技术上取得了成果,针对转向架结构强度和动力学性能开展的试验台、环形道、试验专线科学研究试验及线路长期服役跟踪测试,为自主创新阶段的中国高速动车组转向架的自主开发奠定了坚实的理论研究和工程实践基础。文章系统地回顾了中国高速动车组转向架在3个发展阶段的结构参数和技术瓶颈,指出了下一代高铁及CR450动车组转向架技术研究方向;从转向架基本结构角度系统论述了转向架总体集成、构架、轮对轴箱及定位装置、悬挂装置、驱动系统、基础制动和辅助装置的技术发展历程及趋势,提出技术自主创新及工程应用创新研究方向;论述了转向架轻量化设计、强度可靠性、车辆系统动力学、智能化设计和试验测试这5种关键技术的研究现状及发展方向。

空气弹簧技术在轨道车辆领域的运用、研究及展望

从空气弹簧应用特性的角度对其技术发展进行了梳理,分别总结了空气弹簧垂向性能、横向性能及扭转性能的技术特点,并对其在国内外动车组、磁浮列车与城轨车辆上的运用情况进行了介绍。针对空气弹簧相关理论研究,讨论了空气弹簧系统有限元模型、等效力学模型及气动力学模型。其中有限元模型适用于分析空气弹簧结构特性、材料特性与接触特性,等效力学模型适用于车辆动力学计算,气动力学模型适用于空气弹簧非线性动力学计算。基于当前空气弹簧理论研究与技术应用现状,探索了CFD与动网格技术在空气弹簧特性分析中的应用,使用有限体积法对空气弹簧内部三维湍流进行数值模拟。总结了不同控制方法在空气弹簧系统中的运用,探讨了智能监测技术在空气弹簧系统中运用的可能性,展望了空气弹簧系统在状态预测、故障预警、健康评估等技术领域的发展。

地铁车辆轮径差限值的研究

轮径差限值是地铁车辆运用及维护中重要的检查指标,对车辆运营的安全性及车辆维护成本等有较大影响,车轮磨损产生的轮径差变化会对车辆的牵引系统及制动系统性能,以及动力学性能等产生较大的影响。分析新造地铁车辆及运用状态下车辆的轮径差限值发现,用户对新造车辆的轮径差要求基本一致,差别不大。分析了牵引系统和制动系统采用车控模式和架控模式时对地铁车辆的轮径差要求。分析结果表明:架控模式下,同一辆车的前后转向架的较大轮径差对车辆动力学性能影响不大,对牵引系统和制动系统性能基本无影响。建议运营单位可逐步放宽对架控模式下同一辆车前后转向架的最大轮径差限值要求,并对车辆状态进行监控和分析,以最终确定同一辆车前后转向架的轮径差限值要求。

基于表面织构的转向架节点拆装减损试验研究

在轨道车辆的整个服役周期内,转向架中的定位转臂与橡胶节点间的过盈配合因检修要求,需经历多次压装/拆卸,由此造成的配合面损伤给零件服役性能与检修成本带来不利影响。配合面压装/拆卸损伤本质上属于一种高接触压力作用下的摩擦损伤,鉴于表面织构具有良好的摩擦减损特性,文章将一种减损性能较优的圆凹坑型矩阵织构(面密度为30%,直径为100μm,深度为40μm)引入橡胶节点的配合表面,通过试验对比发现该织构能有效降低配合面的压装/拆卸损伤,保留熔融层的织构表现更为优异,在减损的同时还能大幅提升配合面的承载能力、有效降低压装/拆卸过程中的压力冲击幅度。保留熔融层的织构能获得优异的拆解减损性能,主要原因是排布在配合表面上的织构凹坑具备良好的游离磨粒收纳作用,降低了三体磨损的发生概率。此外,由激光加工形成的熔融层的硬度较零件本体材料高,而配合界面间的接触大多发生在熔融层所在位置,这使得界面间的真实接触面积被减少的同时,也降低了界面间发生粘着、材料微粒剥离的可能性。这一发现对于运维过程中需要多次拆卸、装配的过盈配合组件来说,具有积极意义。

撒砂装置振动疲劳寿命评估研究

在轨道车辆实际运营过程中,经过准静态疲劳校核后的结构会出现由于随机振动疲劳而导致结构失效的现象。基于此,文章以动车组撒砂装置为例,分别基于标准IEC 61373中定义的各方向轴箱加速度功率谱和基于实测数据的考虑多特征频带的平直谱作为载荷输入,结合时域法、Dirlik法、Lalanne法、Rayleigh法和Zhao-Baker法对动车组撒砂装置振动疲劳寿命进行了评估。结果表明,在4种频域法结构损伤的计算结果中,Zhao-Baker法和Dirlik法与时域法损伤计算结果较为接近,而Lalanne法和Rayleigh法相差较大,说明Zhao-Baker法和Dirlik法对撒砂装置结构损伤计算较为准确,可以用于动车组撒砂装置的随机振动疲劳研究。另外,相比实测线路数据,标准IEC 61373中定义的功率谱高估了低频范围的撒砂装置服役载荷幅值水平,而忽略了大于500 Hz频率范围对撒砂装置疲劳强度的影响。

区块链技术在城市轨道交通的应用研究

文章基于区块链技术在数据和信息管控方面不可篡改、全程可溯等优势,开展了面向城市轨道交通应用的区块链基础平台、支撑平台与业务平台功能分析,提出了区块链技术在城市轨道交通行业设备设施履历管控、物资与采购管理、碳循迹及碳资产管理等方面的应用建议。基于“区块链+”模式,通过区块链技术与设备设施核心数据的结合,可有效提升设备设施全生命周期履历数据在城轨交通的应用价值,为实现设备设施运营管控智能化、绿色低碳化提供坚实的技术支撑。

基于一系钢弹簧精细化建模的车辆动力学性能研究

为有效地模拟弹簧自身的承载状态及弹簧的故障状态,进而揭示车辆转向架的一系钢弹簧承载力学性能及一系钢弹簧断裂对车辆动力学性能的影响,以某动车组一系钢弹簧为研究对象,采用了一种弹簧本身质量参振的离散模型方法精细化弹簧建模,介绍了弹簧细化模型处理的理论和方法。根据弹簧断裂的实际情况,分析了该动车组一系钢弹簧不同位置的静态及动态承载规律,仿真分析了不同故障工况下,动车组通过直线段和曲线段时的车辆动力学性能。研究结果表明:与外侧弹簧组相比,内侧弹簧组的内、外圈弹簧的静载荷均更大,且内圈弹簧载荷仅为外圈弹簧载荷的1/2左右;在动载荷频率为20~45 Hz范围内,轴箱内侧弹簧的动载荷比外侧弹簧的动载荷大;轴箱外侧外圈弹簧在超员工况下受载最恶劣,外圈弹簧距离弹簧端部1.2圈附近,超员工况下弹簧会和底圈接触且弹簧接触载荷达到3 kN以上;单一一系钢弹簧断裂时,对车辆的平稳性影响较小,但会使车辆的安全性变得恶化,尤其当弹簧中部断裂时,车辆的脱轨系数和轮重减载率会明显增大。

城市轨道交通车辆内置轴箱转向架的结构分析与性能验证

目的:随着城市轨道交通的快速建设,对城市轨道交通车辆的运行品质有了更高的要求。减轻簧下质量、改善小曲线半径通过能力、减小轮轨磨耗、降低运行噪声已经成为城市轨道交通车辆的主要研究课题。方法:结合内置轴箱转向架结构空间紧凑、质量轻、曲线通过性能好等特点,研发出一种适用于我国B2型地铁限界的内置轴箱转向架。重点介绍了列车速度为120 km/h时内置轴箱转向架的设计参数、结构组成及技术特点,对转向架构架强度进行了计算及验证,并对列车进行了动力学分析及线路验证。结果及结论:内置轴箱转向架具有质量轻、轮轨作用力低等技术优势,完全符合城市轨道交通车辆运行条件需求。

北京市轨道交通新机场线车辆转向架横向止挡设计及优化

针对北京市轨道交通新机场线对车辆技术参数的较高要求,对传统横向止挡结构刚度性能及抗疲劳性能进行分析,并提出了将外围金属与橡胶硫化粘结为一体的横向止挡优化方案。建立横向止挡的有限元分析模型计算其刚度,采用疲劳曲线,根据多应力和应变条件下的疲劳累积法则对优化后的横向止挡橡胶弹性体疲劳强度进行分析。仿真结果表明,优化后的横向止挡完全满足使用要求;试验结果表明,优化后的横向止挡刚度性能和抗疲劳性均满足使用要求。

基于Wiener过程的城市轨道交通车辆轮对可靠性评估

为探究城市轨道交通(简称:城轨)车辆轮对的轮径值退化规律,有效评估轮对可靠性,提出基于Wiener过程的城轨车辆轮对可靠性评估方法。选取轮径值作为性能退化指标,建立基于Wiener过程的城轨车辆轮对退化模型。通过计算轮对剩余寿命,选择精度最高的退化模型进行可靠性评估。针对退化模型参数后验分布计算公式较为复杂的问题,采用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC,Markov Chain Monte Carlo)方法进行求解。基于广州地铁8号线列车轮对实测数据进行实例验证,结果表明,城轨车辆应保证轮对可靠度不低于0.9,且在镟修后运行至27.51万km时,应检查轮对退化情况,以保障车辆的运行安全。

下置式副构架径向转向架技术研究

简要阐述了当前我国副构架径向转向架轮对径向机构的结构特点;为适应我国既有集成制动装置的安装,开展了下置式副构架径向转向架总体技术方案设计,完成了关键零部件结构强度仿真分析、试验验证及转向架样机试制。研究结果表明:下置式副构架径向转向架结构可靠、科学、合理。

铁道车辆转向架构架可靠性参数灵敏度分析

运用概率分析方法建立某转向架构架的参数化有限元模型。选取构架的材料属性、几何参数和载荷等作为随机变量,通过统计分析得到其分布参数。用构架母材和焊缝部位疲劳薄弱处的最大主应力和其许用疲劳强度建立疲劳强度可靠性失效状态函数。基于蒙特卡罗数值模拟方法,计算转向架构架的可靠度及参数灵敏度。分析结果表明:在所选择的随机变量中,空气弹簧部位的载荷变量和材料的许用疲劳强度变量对构架的疲劳强度可靠性影响较灵敏,而板厚变量和局部的载荷变量对构架的疲劳强度可靠性影响不显著。提出了转向架构架可靠性优化设计的建议。

地铁车辆轮对运用及延长轮对使用寿命探究

针对南京地铁10号线部分车辆轮对使用寿命无法满足一个车辆大修周期,对10号线所有列车轮饼数据进行系统分析,同时在综合考虑镟修量及里程数的基础上,预判大修前必须要更换的轮饼数量、可能要更换的轮饼数量以及通过采取措施后可以不更换的轮饼数量(含动车轮饼、拖车轮饼),并提出有效建议措施,从而延长轮对使用寿命。

用虚拟疲劳样机技术分析转8A型转向架侧架的疲劳寿命

虚拟疲劳样机技术是在计算机虚拟现实环境下 ,以计算机辅助设计 (CAD) ,有限元法 (FEM)和多体系统动力学分析 (MBSDS)为基础 ,通过数值仿真计算 ,得到实际构件上的应力分布 ,再根据这些应力以及作用在构件上的通过数值仿真得到的随机载荷和相应的材料特性曲线 ,应用疲劳分析软件 (MSC FATIGUE) ,预测实际构件的疲劳寿命。采用虚拟疲劳样机技术 ,预测了转 8A型转向架侧架的疲劳寿命 ,从计算所得的相应的疲劳寿命分布图中 ,可直观的判断出转 8A型转向架侧架的疲劳寿命薄弱位置 ,即侧架最可能发生疲劳失效的位置为轴箱转角处 ,该计算结果与试验结果有良好的一致性 ,为今后进行转 8A型转向架的可靠性设计提供了必要的计算依据。