Train wheel-rail force collaborative calibration based on GNN-LSTM

Accurate wheel-rail force data serves as the cornerstone for analyzing the wheel-rail relationship.However,achieving continuous and precise measurement of this force remains a significant challenge in the field.This article introduces a calibration algorithm for the wheel-rail force that leverages graph neural networks and long short-term memory networks.Initially,a comprehensive wheel-rail force detection system for trains was constructed,encompassing two key components:an instrumented wheelset and a ground wheel-rail force measuring system.Subsequently,utilizing this system,two distinct datasets were acquired from the track inspection vehicle:instrumented wheelset data and ground wheel-rail force data,a feedforward neural network was employed to calibrate the instrumented wheelset data,referencing the ground wheel-rail force data.Furthermore,ground wheel-rail force data for the locomotive was obtained for the corresponding road section.This data was then integrated with the calibrated instrumented wheelset data from the track inspection vehicle.Leveraging the GNN-LSTM network,the article establishes a mapping relationship model between the wheel-rail force of the track inspection vehicle and the locomotive wheel-rail force.This model facilitates continuous measurement of locomotive wheel-rail forces across three typical scenarios:straight sections,long and steep downhill sections,and small curve radius sections.

医学领域微小力值传感测量技术的研究进展

针对医学领域科学研究、临床疾病的诊断与手术等对微小力值测量的迫切需求,对医学领域微小力值传感测量研究方向、进展及其应用情况进行了综述。首先,从医学领域微小力值测量的需求出发,分析了测量的特点与要求,介绍了电容式、电阻应变式和压电式等传统电学式微小力传感测量技术的国内外研究成果,分析了电学式测量方法的技术特点与不足;然后,系统地介绍了目前微小力值测量中广泛采用的光学式一维及多维传感测量技术,对基于光学相干层析成像(OCT)、法布里-珀罗干涉仪(FPI)、光纤布拉格光栅(FBG)、强度调制型光纤传感等的光学式微小力值传感测量原理、方法、技术特点进行了分析;最后,对国内外最新研究成果、发展水平及在医学领域的应用情况进行了分类整理和归纳评述,对不同测量原理与方法的技术特性、优缺点、适用测量范围与应用场景进行了系统性的对比分析。研究结果表明:当前医学领域微小力值传感测量存在的主要问题包括微小力值无法溯源、高精度宽量程测量需求无法满足,并且在多种参数的并行监测和同步测量、复合传感测量、集成光路式传感技术等方面有待进一步研究和探索。该综述可为后续医学领域微小力值传感测量研究方向与思路提供参考。

基于GA-LSTM的轮轨力连续测量研究

为降低连续测力轮对在横向力和垂向力解耦过程中产生的系统误差,基于神经网络的原理,提出一种基于GA-LSTM的轮轨力连续测量方法。研究表明:相比于GB/T 5599—2019中的轮轨力测量方法,本轮轨力连续测量方法具有更高的精度和效率。将本轮轨力连续测量方法运用于国内某运营地铁线路的轮轨力信号实测,测试数据验证了其有效性。

基于计量器具的机器视觉图像识别速度检测方法研究

随着人工智能和大数据技术的快速发展,新质生产力正在逐步成为推动高质量发展的核心动力。机器视觉作为人工智能领域的重要组成部分,它通过独特的技术优势和应用价值,实现对传统生产力的创新驱动。本文通过分析机器视觉图像的识别响应速度,对比现有的硬件和软件技术基础,针对当前检测技术面临的操作复杂、缺少溯源等问题,提出了一种基于计量器具的创新检测方法。

机器人多维力传感器的研究进展

机器人多维力传感器是机器人与人和外界环境交互的重要部件。力感知技术作为机器人的四大关键技术之一,在抓取、打磨、装配以及健康医疗等领域得到了广泛应用。针对机器人多维力传感器当前的研究进展情况进行了概述。首先对几种常用的多维力传感器的研究现状进行了简单的介绍,然后介绍了几种典型的弹性体结构和改进的弹性体结构。此外,对多维力传感器的标定方法进行了总结,并对标定中存在的问题进行了讨论。由于维间耦合是影响传感器精度的关键因素,且广泛存在于各种结构的多维力传感器中,所以减小或消除维间耦合成为多维力传感器研究中的一个不可或缺的内容,因此对多维力传感器的解耦方法进行了综述。在动态力信号测量场合,需要动态性能好的多维力传感器,还给出了多维力传感器动态性能补偿的一般方法,并分析了运动中的机器人多维力传感器存在的惯性力问题及一般的解决方法。最后,对多维力传感器技术的未来发展趋势提出了新思路,并指出了未来需要解决的问题。

多通道负荷测量仪设计与应用

力值输出装置需要定期使用标准负荷测量仪测量,确保其输出力值符合要求。目前使用的测量仪表多为单个硬件通道,无法实现多通道同时测量,并且人机交互能力有限。为克服目前仪表的缺陷,设计多通道负荷测量仪。仪表在CPU单片机硬件结构基础上,根据实际测量过程中的功能需求编制软件程序,可同时对3个力值信号进行测量,实现多通道测量。实验结果表明:该仪表具有测量实时性好、准确度高、人机交互功能方便、操作简单等特点。

肺功能仪的用力肺活量示值误差的测量不确定度评定

肺功能仪是为诊断患者呼吸系统而使用的一种医疗器械,被广泛应用于医学临床疾病诊断和人类生理学研究等领域。文章通过对肺功能仪中用力肺活量的示值误差的测量不确定度进行评定,确保肺功能仪量值准确可靠,进一步保证了诊断结果的准确性,以期为医生提供可靠的患者病情分析数据。

预应力框架大型液压机拉杆预紧力非缓解测量研究

为解决预应力框架大型液压机的预紧状态检验问题,通过力学分析得到在拉杆端部进一步施加拉力的过程中拉杆相对拉力的变化规律,即拉杆相对拉力随拉杆端部所施加拉力的增加近似呈折线变化,并且螺母的连接刚度影响折线转折点附近的过渡曲线形态。据此提出一种拉杆预紧力的非缓解测量原理,同时从理论上证明拉杆预紧力测量精度对应变片贴片方向的不敏感性。基于NI公司的虚拟仪器平台LabVIEW开发了专用测试系统。用物理模型试验对非缓解测量原理和测试系统进行试验检验,试验结果证实测量原理的正确性和测试系统的可行性。研究工作为大型液压机预紧状态的检测提供实现手段,也为大型液压机整体性的故障诊断提供所必需的条件。

精密角接触球轴承综合参数测量仪

结合惯性导航测试设备精密轴系的技术要求,研发了滚动轴承综合参数测试仪。该测试仪能检测轴承回转过程中的摩擦力矩、轴承刚度及几何精度,并能以图表或曲线的形式给出摩擦力矩与轴系预紧载荷、预紧载荷与轴承轴向位移等的关系。该系统集成了压力、位移、力矩等类型的传感器,在虚拟仪器平台上设计硬件控制、测量系统和软件,具有可扩展性好,成本低等特点。该系统将装配中难以控制的最佳预紧力转换为对轴承隔套高度差的控制问题,较好地解决了轴系装配过程中的最佳预紧问题并保证了轴系具有平稳的摩擦力矩。测量轴系的摩擦力矩特性显示,在8r/min转速下,运行平稳后的转动摩擦力矩为(0.62±0.16)Nm。该实验数据为控制转台的低速率运动和建立准确的补偿干扰力矩模型提供了理论依据。

应用光纤光栅和虚拟仪器的切削力测量技术

在分析光纤光栅应变传感器原理的基础上,针对切削力测量的需要,设计出了光纤光栅传感器各项参数,简化了测试仪器结构,避免了温度对测量精度的影响。在虚拟仪器平台上开发了测试数据处理和自动化管理的程序,介绍了LabVIEW环境中建立切削力经验公式的简单方法。

基于虚拟仪器的力传感器动态标定技术研究

采用虚拟仪器技术对多绳摩擦提升钢丝绳张力监测系统中所用的力传感器进行动态标定,在实验中采用复测标定的方法,并构建相应的硬件系统和软件系统。通过实验表明,基于虚拟仪器的力传感器动态标定技术不仅简单快速,而且可靠性和精度都完全符合标定要求。

微观条件下的材料表面摩擦学性能测试

针对微观条件下材料表面的摩擦学特性与宏观条件下材料表面的摩擦学特性具有很大差别而国内外在该方面研究较少的现状,提出了一种对微观条件下材料摩擦学性能测试的方法并研制出专用仪器———微摩擦测试仪。详细介绍了测试仪的工作原理,并利用该仪器对铝和铜的表面进行了测试。结果表明:利用该方法研制的测试仪精度高,系统性能稳定,符合微观条件下材料表面的测试要求。

多传感器并联式三维测力平台及标定

针对参数测试的实际需求及现有三维力传感器的局限性,提出了一种用于高速列车转向架参数测定的三维测力平台。介绍了其结构特点及测量原理,并研发了相应的标定装置。为了解决三维测力平台维间耦合问题,在单轴加载下,分析了平台3个方向的输出特性,从而获得其静态标定矩阵。试验结果表明:本文所设计的三维测力平台偏心载荷作用下最大相对误差为0.42%,测量精度为0.25%;三向载荷同时作用下,测量精度为1.5%,该三维测力平台具有良好的抗偏载能力,能够消除维间耦合的干扰。

农机具受力测试系统试验研究

针对传统的农机田间在线测试耗资费时且精度低的问题,设计了一种基于PX I总线和Lab VIEW的农机具田间作业受力在线遥测系统,研制出了一套悬挂系统的五杆测力装置。使用该系统,在室内土槽试验台上对农机具工作时受力情况进行测试试验。试验结果表明该系统能够快速准确地实现数据采集、处理、无线传输、远程监测。

虚拟仪器及其在切削力测量中的应用

本文根据虚拟仪器的发展背景,详细介绍了虚拟仪器系统的软硬件组成,并根据硬件组成的不同对虚拟仪器进行分类,然后综述了虚拟仪器的发展现状和未来的发展趋势。结合切削力测量在切削数据采集和分析以及切削机理研究和切削过程监测中的重要性,简要论述了虚拟仪器在切削力测量应用中的优越性,并归纳总结了利用虚拟仪器在切削力测量中所做的研究和发展现状。

基于SolidWorks的平衡感练习仪测力平台结构设计与仿真分析

用于运动康复的下肢平衡感练习仪能够测量患者的平衡能力,平衡感练习仪测力平台的设计是整体康复机械的核心。首先,利用SolidWorks建立了测力平台模型,并利用SolidWorks将建立的模型进行网格划分;然后,对测力平台在1400 N极限工况下的应力应变状况进行了分析;最后,对测力平台盖板和测力装置的振动模态进行了仿真分析,得到了盖板和测力装置的前4阶振动模态。结果表明,用于运动康复的下肢平衡感练习仪测力平台能够满足康复需求。通过应力应变分析结论可为后续加强测力装置结构位置提供参考。

轨道中线直接测量方法及其实现

轨道中线坐标是检测轨道几何平顺性的基本项目。现行的轨道中线测量方法存在推算复杂、测量误差较大、操作繁琐等问题。提出了一种直接测量轨道中线的自动观测方法,在此基础上设计了一种能确保棱镜光学中心始终自动强制对中于轨道中线的新型轨道测量仪,并对其总体结构、自动强制对中机构及小车棱镜适配器等关键结构的功能与结构设计进行了相应的介绍。新型轨道测量仪保证了小车棱镜光学中心与轨道中线点始终重合,故不受轨距、水平、坡度、方位角等参数的影响,有效地减少了轨道中线测量的误差环节,实现了对轨道中线自动、连续、高精度直接测量。

基于虚拟仪器串口采集的模拟钻柱动态力测量

虚拟仪器串行通信具有方便易行和节省信道成本等特点,但采用VISA的方法存在循环查询、响应慢和挤占大量线程时间的不足。为此,结合虚拟仪器的I/O子系统设置和数据同步,研究了基于MSComm控件实现串口中断采集的多线程设计方法,研制了一种基于虚拟仪器平台的模拟钻柱动态力无线测量装置,用于模拟钻柱旋转过程中轴向力、侧向力和扭矩的多线程检测。不同钻压和井斜角条件下底部钻柱组合的动态力学特性实验结果表明,该装置能够实现实验室内模拟钻柱的动态力实时测量,为理论分析底部钻具组合的井斜控制机理提供实验基础。

机械连接中螺栓轴向力的测试方法研究

在总结近年来机械连接结构中螺栓轴向力测试方法的基础上,针对基于应变测量方法中应变导线出线困难且在小载荷段测量不准确的缺点,提出了一种螺栓连接结构中轴向力的测试方案。对螺栓中应变片布置方案和测量段的结构进行了设计,制造了能测量轴向力的螺栓。用连接试验分别对此测力螺栓的轴向力–应变关系的线性和重复性进行了测试研究,并将标定的测力螺栓的测量结果与轴向力理论计算结果、预紧力工程算法的计算结果进行了比较。结果表明:测力螺栓的轴向力–应变关系具有良好的线性相关性和重复性,满足作为测试设备的要求;测量结果与螺栓的理论计算结果吻合,而用预紧力工程算法计算的螺栓轴向力存在较大误差,且比实测值大。

基于矫顽力的电磁无损检测仪的设计

通过对钢铁材料的含碳量分布与磁化特性关系的分析,发现钢铁材料的矫顽力与其含碳量关系最为密切,进而研究了通过矫顽力来测量钢铁材料的渗碳层深度的方法;进行了钢铁材料矫顽力自动检测系统的设计,给出了单片机控制系统的结构及主程序流程。