地铁车辆一系钢弹簧断裂研究

针对昆明地铁车辆转向架频发一系钢弹簧断裂问题,对一系钢弹簧断口进行宏观与微观检查,并测量一系钢弹簧硬度,同时开展轮对径跳值测量以及不圆度测试。为进一步发现一系钢弹簧各应力之间关系,在一系钢弹簧上安装振动传感器及应力片,于正线开展振动测试,根据测试数据进行强度校核,结果显示镟修前一系钢弹簧动应力无法满足疲劳强度要求,而镟修后动载荷系数改善明显,一系钢弹簧断裂次数显著下降。基于分析结果,提出严格控制镟修间隔,降低一系钢弹簧动应力水平,延长一系钢弹簧使用寿命。最后,总结地铁车辆偏置式一系钢弹簧断裂的主要原因与改善措施,并建议在设计选型阶段需提高一系钢弹簧疲劳强度与固有振动频率,以减少断裂情况发生。

轨道不平顺对地铁车辆一系钢弹簧寿命的影响

为研究轨道不平顺对地铁车辆一系钢弹簧寿命的影响,针对国内某地铁线路进行了轨道不平顺测试、一系钢弹簧振动响应测试、一系钢弹簧安装座振动特性测试,测试结果表明轨道不平顺通过频率与一系钢弹簧固有频率相吻合是影响一系钢弹簧寿命的原因。对一系钢弹簧进行应力测试,并基于测试结果进行疲劳寿命分析,结果表明:通过优化行车速度的方法避免轨道不平顺通过频率与一系钢弹簧固有频率吻合,可有效延长一系钢弹簧的使用寿命。

实测工况下快速地铁车辆一系弹簧疲劳寿命分析

针对一系钢圆弹簧的疲劳失效问题,文中以某城市地铁一系钢圆弹簧内簧为研究对象,首先,对内簧有限元模型进行静强度分析,结果表明:有限元分析结论与理论解相对误差不超过1.0%;其次,建立快速地铁动力学模型,以14 km实测轨道波磨数据为激励,仿真得到不同车轮状态-轨道激励匹配下的内簧振动位移-时间历程,运用雨流计数法将其转化为8级疲劳载荷谱;结合线性Miner疲劳损伤理论,预测出内簧的疲劳寿命。以AW3+工况为例,实测轨道谱-多边形轮状态下,内簧疲劳寿命为10万km,符合其实际运行寿命。研究结果表明:弹簧所受载荷工况、车轮及轨道状态、簧丝直径都是影响一系钢圆弹簧疲劳寿命的因素,对比分析不同工况下内簧的疲劳寿命值,在弹簧所受载荷工况和车轮状态相同时,实测轨道激励下内簧的最短疲劳寿命比新轨激励下的要短得多;当内簧处于实测轨道谱下,AW0工况下多边形轮的疲劳寿命值为新轮下的1/3;在车轮和轨道条件相同时,AW3+工况下疲劳寿命值为AW0工况下的1/385;最后,提出定期钢轨打磨、提高弹簧刚性和限制超载量等一系列减少一系钢圆弹簧内簧疲劳断裂的有效措施。

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。

机车转向架一系弹簧断裂原因分析

针对某线路机车一系弹簧在运行80万km后发生早期断裂案例,通过宏观形貌检查、微观形态表征、材质检测、显微组织表征和机械性能测试,对失效弹簧进行了综合分析。结果表明:失效弹簧的化学成分满足52CrMoV4材料的要求;失效弹簧基体显微组织中存在上贝氏体,说明其淬火冷速不够,该组织会导致基体硬度下降。但是成品弹簧硬度并没有降低,为了解释该现象,设计再回火试验验证,发现弹簧后续回火温度偏低,该处理会使得淬火后的硬度降低减少,从而保证成品硬度正常,但会导致弹簧冲击韧性降低。根据分析结果,对同类型弹簧提出了针对性改善措施。

引入卷积块注意力模块的YOLOv5网络在地铁车辆一系弹簧断裂检测中的应用

作为地铁车辆关键部件的一系弹簧会发生断裂,威胁列车运行安全。由于一系弹簧断裂的位置、形状不同,并且断裂位置常常被遮挡,使得采用目标检测方法检测时,目标面积较小。对于小目标,采用的基于深度学习的目标检测方法检测难以达到好的效果。针对这一问题,在YOLOv5网络的基础上加以改进,加入更小的初始检测锚框,并且在主干网络加入空间和通道注意力模块。对比试验结果表明,改进后平均准确率提高3%,有效提高了小目标的检测能力。

一系螺旋弹簧动刚度对车辆-轨道耦合振动影响分析

建立准确表征一系悬挂轴箱螺旋弹簧波动特性的力学模型,运用动刚度矩阵法求解,研究其对悬挂系统隔振性能影响。结合基于格林函数法的车辆-轨道耦合动力学模型,引入弹簧刚度频变特性,对比分析考虑一系螺旋弹簧频变刚度前后车辆动力学性能之间的差异。结果表明,动刚度矩阵法可以精确求解螺旋弹簧随频率变化的动刚度特性,在一阶模态振动频率后弹簧刚度值呈现103等级的剧烈变化,该结果与有限元模型结果一致;一系螺旋弹簧的动态频率特性导致轮轨激励由车轮至构架的振动位移传递率提高到接近于1,而对车体的振动传递率提高到了10-3左右;在整车车辆-轨道动力学计算中,其对轮轨振动影响较小,但车体与构架出现了较高的高频振动能量峰值。包含一系悬挂动刚度的车辆模型更接近实际,为了降低车辆振动,应尽量提高一系螺旋弹簧自振频率并降低动刚度变化幅值。

轨道车辆转向架一系悬挂刚度测定

为测定轨道车辆转向架一系悬挂的三向动、静态刚度,提出了基于转向架试验台的刚度测定试验方法,利用构架固定装置固定被测转向架构架,将一系悬挂与二系悬挂分离,对一系悬挂沿三个方向分别施加力并测量对应位移,进而计算刚度值,根据测定刚度值评估转向架一系悬挂的弹簧质量和装配关系是否符合要求。对某型号地铁拖车转向架一系悬挂的动、静态刚度进行测定试验,测得一系悬挂的三向静态刚度值和设计值的误差均在设计允许范围(10%)内,被测转向架一系悬挂符合设计要求;1#一系悬挂和2#一系悬挂的横向动态刚度随着频率增加而降低,3#一系悬挂和4#一系悬挂的横向动态刚度则在频率约为5.5 Hz和8.5Hz时均有波动,不同轮对上动态刚度的不同是由于轮轴和轴箱的装配差异造成的,应该对被测转向架一系悬挂的装配关系进行适当调校。

一系垂向悬挂对重载货车轮轨动力作用的影响

为了实现机车车辆低动力作用,基于车辆/轨道耦合动力学原理,应用车辆与线路最佳匹配设计方法和车辆/轨道空间耦合动力学模型,仿真分析了重载货车一系垂向悬挂对轮轨动力作用的影响,优化了一系悬挂参数,降低了重载货车轮轨动力的相互作用.研究结果表明:一系垂向刚度对车辆轮轨动力作用影响甚微,一系垂向阻尼在高量值范围增加阻尼值,减轻轨道结构的振动,加剧车辆本身振动;重载货车一系垂向阻尼取50～500 kN.s/m为宜.

高速列车一系横向半主动悬挂控制研究

传统的高速列车半主动控制的控制对象是列车车体振动,往往没有考虑列车轮对的振动。轮对振动影响列车脱轨系数和轮对磨耗,关系到列车安全性和经济性。为了改善列车轮轨动力学性能,对一系横向减振器进行建模与仿真研究,通过设定不同的一系横向阻尼值,分析一系横向减振器对列车动力学性能的影响规律,并将天棚阻尼控制算法应用在一系横向半主动控制上,与被动悬挂情况进行对比。仿真结果表明,在350km/h速度级下,采用一系横向半主动控制比无一系横向减振器,列车的平稳性指标、脱轨系数和轮轨磨耗均得到改善,整体动力学性能得到提高。

一系悬挂对重载货车运行影响研究

传统三大件转向架没有一系悬挂,货车运行中,短波轨道不平顺作用下轮轨中低频响应对于货车的影响较为明显。部分重载货车采用橡胶垫作为一系悬挂,降低运行时轮轨相互作用对于货车动力学性能的影响。本文以一种澳大利亚铁路重载货物运输中大量采用的30t轴重三大件转向架货车作为研究对象,参考澳大利亚铁路行业安全标准,采用多体动力学仿真分析方法,建立货车完整动力学模型,比较分析四种一系悬挂下,货车在不同线路、不同速度、不同轮轨接触条件下的磨耗指数、脱轨系数与P2力,据此分析橡胶垫垂向刚度对于货车动力学性能的影响。研究结果表明:一系橡胶垫可以有效降低干燥轮轨接触状态下货车车轮的磨耗指数与P2力,但会造成轮轨润滑状态下货车车轮的磨耗指数与P2力的增大,一系橡胶垫对于货车脱轨系数影响并不明显。

一系弹簧刚度对C0转向架构架强度的影响

为了合理地确定中间轴的一系弹簧刚度,研究了2种不同边界条件——弹簧约束和力约束下构架部分节点的应力,分析了中间轴一系弹簧在不同刚度和不同竖曲线下对构架部分节点应力的影响,并探讨了C0转向架构架应力重新分布现象.计算结果表明,C0转向架构架有限元计算模型的约束条件必须保证3根轴的轴质量相等;中间轴一系弹簧的垂向刚度比端轴的垂向刚度小时,构架应力分布更为合理.

三轴转向架一系悬挂弹簧设计

分析了铁路进一步提速对机车牵引动力的要求,从改善机车在既有线路运行时的动力学性能及曲线通过性能出发,对200km/h机车(C0-C0轴式)一系簧有关刚度进行分析计算,认为应使中间轴一系簧垂向刚度小于端轴。

一系垂向减振器特性对高速客车运行稳定性和平稳性的影响

利用SIMPACK软件建立某高速客车动力学模型,重点研究了一系垂向减振器特性对高速客车运行稳定性和平稳性的影响,不仅较为精确地考虑了减振器的刚度和阻尼大小,而且还考虑了减振器的接头安装刚度、阻尼对称性和卸荷特性等因素。分析结果表明,在适度的范围内选取一系垂向减振器各参数,对高速客车运行稳定性影响很小,对运行平稳性有一定的影响。

弹性车体垂向运行平稳性一系最优控制研究

采用基于轨道谱及包括轮轴间时延预瞄的最优控制算法,在一系悬挂中加入主动控制,设计其主动控制规律,从降低轨道至车体振动的传递入手,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析。结果表明:该最优控制算法对车辆系统的振动有较好的抑制作用;可以改善轨道至弹性车体中部的振动加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制整车的弹性振动;最优控制算法对车辆系统的1 Hz左右的低频振动、包含人体垂向振动敏感频域(4～8 Hz)的4～10 Hz频率内的振动衰减明显,但对车体高频振动作用不大。并与二系主动悬挂系统比较,发现一系主动悬挂能更有效的控制车体的弹性振动,且抑制的频率范围较宽,车辆运行平稳性更佳,为今后弹性车体减振措施选择提供依据。

高速列车一系垂向悬挂系统最佳阻尼比的解析计算

针对高速列车一系垂向悬挂系统中存在的阻尼匹配问题,通过国内外各种典型轨道谱分析,利用曲线拟合方法,建立能够有效反映实际轨道路况且满足车辆运行安全性理论分析计算的轨道高低不平顺输入模型;根据1/4车体4自由度垂向振动模型,以车辆运行安全性最佳为目标,利用随机振动理论和留数定理,建立高速列车一系垂向悬挂系统最佳阻尼比解析计算数学模型。通过实例计算及仿真验证可知:一系垂向悬挂系统最佳阻尼比的解析设计值与仿真验证值的最大相对偏差仅为2.37%,表明所建立的高速列车一系垂向悬挂系统最佳阻尼比的解析计算方法是正确的,该研究为高速列车一系垂向悬挂系统阻尼比的初始设计提供了理论指导。

机车一系弹簧动荷系数确定的探讨

对DJ1型机车一系弹簧断裂原因进行分析,认为机车一系弹簧直接承受轮对的冲击,工作条件较为恶劣,一系弹簧疲劳寿命除与弹簧本身质量有关外,还与弹簧的动荷系数取值密切相关,而动荷系数的取值与机车运用线路条件、机车的悬挂方式、机车运行速度及机车牵引负荷有关。不同线路条件应取不同的安全系数,以保证一系弹簧的工作寿命。

动车组动力学性能与一系垂向减振器参数关系研究

以我国某高速动车组为例,基于动力软件SIMPACK建立了计算机模型,选择一系垂向阻尼器的橡胶节点刚度和垂向阻尼为变量,进一步分析它对该动车组稳定性、平稳性以及安全性的影响。仿真结果表明:一系垂向减振器橡胶节点刚度对车辆稳定性影响不明显,而随着一系垂向阻尼的增加,临界速度有所增加;当节点刚度大于5 MN/m时,刚度对车辆平稳性影响较小;随着一系垂向减振器阻尼增加,平稳性有轻微改善;一系垂向减振器橡胶节点刚度及垂向阻尼系数对车辆安全性影响整体都不是很大。

一系螺旋弹簧偏置的转臂定位方式的刚度研究

一系悬挂主要提供一系横向、垂向及纵向刚度。文章分析了转臂定位方式采用一系螺旋弹簧偏置的转向架一系结构特征,并建立了一系横向、垂向和纵向动力学模型。同时根据受力关系、几何关系以及能量守恒定律推导了一系横向、垂向和纵向总刚度的计算公式,并试验验证了各向刚度计算结果的准确性。结果表明:一系横向、垂向和纵向总刚度的计算结果满足设计要求,一系垂向和纵向总刚度的试验结果与计算结果相吻合。

一系法杂交水稻研究的技术策略探讨

通过一系法利用和固定水稻的远缘杂种优势是一项具有极大诱惑力但难度颇大的科研难题。我国水稻无融合生殖研究尚处在探索性阶段，还没有筛选到具有实用价值的无融合生殖种质。由于多倍体水稻的有性生殖能力明显变弱，在多倍性水平筛选和创造水稻无融合生殖种质有可能成为一系法杂交稻研究的突破口。