不同制动工况下地铁车轮踏面磨耗研究

为研究不同制动方式对地铁车轮踏面磨耗的影响规律,联合ANSYS和SIMPACK软件,建立了车轮-闸瓦热机耦合有限元模型和含有柔性轮对的车辆动力学模型,同时考虑不同制动初速度和制动减速度对车轮踏面温度、踏面硬度、踏面与闸瓦间接触应力及制动距离的影响,分析了不同制动方式下车轮-闸瓦磨耗、车轮-钢轨磨耗和踏面总磨耗的变化规律。结果表明:踏面磨耗随着制动初速度的增大而增大;随着制动减速度的增大,车轮-闸瓦磨耗和总磨耗增大,车轮-钢轨磨耗减小;制动时踏面总磨耗主要受车轮-闸瓦磨耗影响。

基于振动响应的高速动车车轮踏面磨耗状态识别

针对高速动车车轮踏面磨耗状态识别问题,融合车辆振动响应及其幅值滑动平均值特征,提出一种基于双向门控循环单元(Bi-directional Gated Recurrent Unit,Bi-GRU)网络的车轮踏面磨耗状态识别方法。首先,以国内某型高速动车为对象,采用SIMPACK进行车辆动力学仿真,定义五类不同等效锥度磨耗状态的车轮踏面,考虑悬挂结构参数、轮轨接触状态等随机因素,获取车体与构架横向振动加速度;其次,结合横向加速度及其幅值滑动平均值,使用特征融合技术建立不同磨耗踏面的多维特征融合数据集;最后,采用Bi-GRU网络建立踏面磨耗状态识别模型,训练模型结构参数并验证其识别效果。结果表明:该模型能够有效识别高速动车车轮踏面磨耗状态,识别准确率优于传统最近邻、决策树和支持向量机模型,并具备一定抗噪能力。对于线路实测数据集,迁移模型准确率超过98%,证明模型具有良好的泛化性能。

车轮踏面磨耗对齿轨列车齿轮齿条接触状态影响研究

针对齿轨列车车轮踏面磨耗情况下难以探究齿轮齿条接触状态规律的问题,提出了一种基于Hertz接触理论的考虑车轮踏面磨耗情况的齿轮齿条齿面接触应力计算模型。首先,分析了磨耗情况下齿轮齿条的接触关系,获得了接触应力计算关键参数随车轮磨耗的变化规律,并结合Hertz接触理论构建了考虑车轮磨耗的齿轮齿条接触应力计算模型;然后,选取某工程齿轮齿条参数进行计算,获得了磨耗周期内的齿面接触应力分布,并通过27组有限元仿真试验获得了不同磨耗量、不同接触位置的齿轮齿条接触应力数据,与上述计算模型结果进行了对比;最后,运用上述计算模型进一步分析了车轮磨耗影响接触应力规律的内在机制和关键因素。结果表明,模型结果与仿真计算结果的最大相对误差为7.71%,验证了计算模型的准确性;车轮踏面磨耗量越大,齿轮齿条啮入点附近的接触应力越大,其影响机制是车轮磨耗导致啮入点附近驱动齿轮曲率半径急剧减小;增大初始中心距和齿条齿顶圆角影响系数,可降低车轮踏面磨耗对接触应力的影响,并可通过减小高度调整周期来优化接触状态情况。

基于GA-岭回归分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法研究

车轮踏面磨耗量是评价机车运行安全的重要参数,但多数车轮运维现场的条件尚不能对踏面磨耗量及时、准确地进行监测。为了解决上述问题,文章提出了基于“GA-岭回归”分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法(简称“GA-岭回归”预测算法)。“GA-岭回归”预测算法分为数据前处理和数据预测分析2部分。对于数据前处理,首先依据不同的测量方式对采集到的踏面磨耗量数据进行分类,基于车轮的实际运维情况,分析不同类型数据的特点;随后以镟修周期作为数据划分标准,对分类后的数据进行切片处理;最后采用相关标准和主成分分析法对相应的动态测量数据进行清洗、降噪。对于数据预测分析,首先划分数据集,进行数据整合,创建训练集数据的时间滑动窗口;随后采用岭回归算法对训练集数据进行回归分析训练,并结合遗传算法和验证集数据进行模型参数的调优,以提高预测准确性。基于测试集数据,分别采用传统预测算法、岭回归线性预测算法和“GA-岭回归”预测算法,对3类预测算法的预测效果进行对比分析;随后采用相同的测试方法,扩大车轮样本的数量,继续进行预测效果的对比分析。测试结果表明,采用“GA-岭回归”预测算法的预测误差和误差标准差均相对较低。经分析可知,“GA-岭回归”预测算法具有较高的预测精度,同时可保证更好的预测稳定性。

机车车轮踏面磨耗量动态测量数据评估方法优化研究

为了更全面地评估机车车轮踏面磨耗量动态测量数据的准确性,提出离散评估+趋势评估方法。在采用离散评估方法评估时,将日常测量数据纳入评估动态测量数据的基准数据中,扩大评估的覆盖范围。基于车轮镟修前、镟修后测量数据和日常测量数据,采用Lasso回归分析算法,获取在该镟修区间内的车轮踏面磨耗量与时间最优拟合曲线,对区间内动态测量数据进行趋势评估。根据现场实际情况,对不同类型的评估基准数据设置了不同的评估优先等级。在保证评估准确性的前提下,采用离散评估+趋势评估方法扩大了评估动态测量数据的基准数据范围,可对车轮镟修区间内各阶段的动态测量数据进行评估。实测可覆盖91.8%的动态测量数据;扩大验证样本后,依旧可覆盖91.6%的动态测量数据。采用该方法可获得更为可靠且合理的评估结果。

抗侧滚扭杆固定/浮动简支及其对有害踏面磨耗的影响

为了抵御更加强劲的流固耦合效应,高速转向架改用抗侧滚扭杆上置且固定简支安装方式,其对有害磨耗踏面形成机理会产生不容忽视的次要因素影响.安全稳定裕度不充裕是有害磨耗踏面形成的根本原因,实际滚径差RRD过零点不连续性使轮对重力刚度部分丧失了恢复力反馈响应.以抗侧滚扭杆上置为例,杆系计算分析结果表明:固定/浮动简支对车体侧滚刚度贡献分别增强至14.3/10.8 MN·m/(°).高速晃车会因此造成踏面中央集中磨耗累计并使钢轨走行光带拓宽,最终演变成为凹坑磨耗.因而自适应高速转向架应该根据抗蛇行宽频带吸能机制,轮轨匹配条件遵循统一规范原则,以十分充裕的安全稳定裕度来确保轮对自稳定性和回转阻力矩有效性,从而让抗侧滚扭杆装置发挥其正常功能.

基于耦合模拟退火优化最小二乘支持向量机的车轮踏面磨耗量预测

针对最小二乘支持向量机(LS-SVM)超参数优化问题,提出采用改进耦合模拟退火(CSA)算法优化LSSVM超参数。首先,耦合模拟退火算法通过并行处理多个独立模拟退火(SA)寻优过程,提高LS-SVM模型超参数优化效率;然后通过调整接受温度控制耦合项超参数的接受概率方差,降低CSA算法初始设置对LS-SVM最优超参数确定过程稳健性的影响;最后结合既有线轮轨现场的实际检测数据,开展了基于改进耦合模拟退火优化的最小二乘支持向量机(CSA LS-SVM)回归模型性能对比实验。结果表明,CSA LS-SVM回归模型达到了模型精度、算法快速性、算法鲁棒性的有效折中,所建立的LS-SVM优化模型用于现场的车轮踏面磨耗量的预测是有效的。

锥形踏面和磨耗形踏面轮轨弹塑性接触性能的比较

用有限元参数二次规划法分析轮轨的三维弹塑性接触问题,对锥形踏面和磨耗形踏面的机车车轮与标准轨道组成的轮轨系统分别进行计算,并将得出的轮轨接触状态、接触力及接触应力场进行了分析比较,指出了磨耗形踏面耐磨的根本原因。这一方法为轮轨型面的优化设计提供了新的思路。

列车紧急制动过程中踏面温度分布及磨耗预测

列车紧急制动过程中踏面温度急剧升高导致车轮踏面的摩擦磨损机理与稳态运行时有显著差异。为了准确预测列车紧急制动过程中踏面磨耗,同时考虑踏面制动过程中车轮踏面与钢轨及闸瓦接触,基于有限元软件ABAQUS建立了踏面制动过程热机械耦合有限元模型,综合考虑制动温升对车轮踏面力学性能、硬度及摩擦因数的影响,仿真得到了紧急制动过程中车轮踏面上温度分布、硬度分布以及接触应力分布,并利用轮轨动力学软件UM得到了紧急制动过程中轮轨接触斑形状以及轮轨蠕滑区相对滑移分布,在此基础上结合Archard磨耗模型对单次紧急制动结束后的踏面磨损深度进行了定量预测。结果表明:对于制动初速度为130 km/h、160 km/h两种工况,踏面最高温度分别达到了397.0℃和485.9℃,踏面最大累积磨损深度分别为5.90μm和7.43μm,与踏面制动实验对比发现,预测结果与实验结果磨损位置及形貌分布趋势一致。

车轮踏面磨耗及轨道不平顺联合作用下的车辆-轨道系统随机分析模型

车轮磨耗和轨道不平顺具有随机特征。基于车轮圆周磨耗的概率特征及高斯分布假设,将车轮型面离散化,形成车轮型面磨耗量的概率反演方法;同时,基于轨道不平顺概率模型,实现轨道不平顺在不同幅-频状态下的遍历随机模拟。结合车辆-轨道耦合动力学理论和概率方法,建立考虑车轮踏面磨耗-轨道随机不平顺耦合作用的车辆-轨道随机分析模型,并用一类概率密度演化方程解决模型的概率密度传递问题。此模型能较好分析车辆-轨道系统在不同车轮型面磨损及线路随机不平顺联合作用下的动力响应分析及可靠度计算问题。

踏面磨耗及其对轮轨接触几何关系的影响

对运营中的若干列某型号动车组踏面参数进行了跟踪测试,从统计学角度对踏面磨耗规律进行了分析,计算了踏面磨耗对轮轨接触几何关系和等效锥度的影响,对旋轮前后车辆运行平稳性指标进行了对比。结果表明,踏面不旋轮运营一段时间后与标准踏面差别较大,轮轨接触几何呈非对称,而旋轮能有效改善车辆的动力学性能。

灰色变权组合模型的货车车轮踏面磨耗预测

为探讨变权组合模型在货运专线车轮踏面磨耗趋势预测中的应用,采用基于灰色新息GM(1,1)模型、灰色离散GM(1,1)模型和指数平滑模型为一体的变权组合方法研究货运专线车轮踏面随走行公里的磨耗趋势,并与各单项模型预测结果和定权组合预测结果作对比,研究结果表明:应用组合方法比单纯应用单项预测模型方法更合理,预测结果更可靠,且变权组合预测模型优于定权组合预测模型,预测精度较高。本文所提出的变权组合预测方法能够很好地预测货运专线上车轮踏面的磨耗趋势,是一种研究运输专线上车辆轮对维护决策的有效方法。

动车组车轮踏面磨耗对动力学性能的影响

比较不同磨耗程度下LMA踏面的形状和轮轨接触特征,建立CRH2型动车组计算模型,使用不同磨耗程度的LMA踏面配合60 kg/m钢轨轨面,对其动力学性能进行仿真计算。结果表明,在踏面出现磨耗后,车辆稳定性、车体振动加速度和平稳性指标均较新轮状态恶劣;车体振动功率谱密度分布表明,车体摇头振动能量明显增大,垂向振动特征没有发生变化;随着踏面的磨耗,车辆曲线通过性能得到改善;对于在役动车组,应严格控制其车轮踏面磨耗。

大秦线重载货车车轮踏面圆周磨耗原因分析及改进措施

分析了大秦线重载货车车轮磨耗的原因,并提出了相应的改进建议。

差影算法在轮对踏面磨耗检测中的应用

本文提出了将图像差影算法的模式识别方法应用于火车轮对踏面磨耗检测中,解决了踏面磨耗检测技术落后,任务繁重,错检率高的难题。本文详细介绍了机器视觉检测原理和差影算法,阐述了将差影法应用于踏面磨耗检测中的具体方法,并给出了试验结果,从理论和试验上证明了差影算法运用于踏面磨耗检测的可行性和正确性。

基于激光图像的轮对踏面磨耗动态测量

为了实现铁路货车轮对踏面磨耗动态测量,建立了基于激光图像的踏面磨耗检测系统。对该系统中踏面磨耗动态测量方法进行了研究。首先,采用基于量子粒子群优化算法的二维最大相关准则法进行图像分割。然后,采用基于形态学的细化算法和爬虫跟踪法组合的方法提取中心线。接着,采用基于多项式的空间坐标变换算法和双线性插值算法组合的方法对畸变的曲线进行校正。最后,采用曲线匹配技术匹配标准曲线和磨耗曲线。实验结果表明:系统对踏面磨耗的测量误差小于0.2 mm,检测时间2.1 s,满足车辆段修现场使用要求。

锥型踏面和LM磨耗型踏面对大型养路机械动力学性能影响试验分析

通过对装配锥型踏面和LM磨耗型踏面轮对的捣固车分别进行正线动力学性能对比试验数据分析表明,锥型踏面轮对的捣固车直线动力学运行平稳性优于LM磨耗型踏面轮对的捣固车,但LM磨耗型踏面轮对的捣固车通过侧线、曲线的脱轨系数和轮轴横向力等稳定性能优于锥型踏面轮对的捣固车。

切比雪夫多项式在磨耗形踏面设计中的应用

在切比雪夫多项式逼近法的基础上 ,提出了一种高次曲线磨耗形踏面的设计方法 .利用这一方法在HLM踏面离散数据的基础上设计出了LY2型磨耗形踏面 ,并分析了LY2踏面与我国6 0kg/m钢轨匹配时的几何接触关系 .

模式识别在轮对踏面磨耗检测中的应用

轮对踏面磨耗是危及列车运行安全的主要原因之一,提出了将差影法的模式识别方法应用于火车轮对踏面磨耗检测中。目前我国对火车轮对踏面的检测还停留在手工机械式测量阶段,检测技术落后,人为检测误差大,自动化水平低。将模式识别技术应用于踏面磨耗检测中,方法简单,直观,智能化程度高。本文详细介绍了机器视觉检测原理和差影算法,阐述了将差影法应用于踏面磨耗检测中的具体方法,使踏面磨耗检测进入全面自动化。

地铁车辆车轮踏面异常磨耗原因初探

运营速度80 km/h常规城轨车辆的基础制动方式基本采用踏面制动+合成闸瓦,文章针对城轨车辆合成闸瓦对车轮踏面磨耗的影响、制动力分配方式对踏面磨耗的影响、闸瓦与车轮的匹配及热负荷计算等进行了分析研究,探讨了造成地铁车辆踏面异常磨耗的原因。