面向数字孪生的列车脱轨试验监控系统研究

针对当前列车脱轨安全性能分析研究中存在的监控要素难覆盖、历史试验场景难重建、脱轨后动态行为表达不全面以及影像与数据关联性差等问题,提出了一种面向数字孪生的列车脱轨试验监控系统架构。在试验流程分析的基础上,将孪生模型与信息模型相结合,构建了贯穿脱轨试验全过程的融合模型,从动态信息、几何属性和物理属性3个方面实现了脱轨试验全过程的全要素精确映射。针对多源异构的孪生数据特点提出了数据采集传输与数据可视化映射方法,实现了各子系统间的互联互通。依据提出的列车脱轨试验监控系统架构搭建了软硬件系统,并在列车脱轨机理试验台上进行了系统验证,为数字孪生在列车性能分析研究中的应用提供了一定的参考与借鉴。

基于机器视觉技术的列车脱轨试验研究

提出一种基于机器视觉技术的列车脱轨运动检测方法。该方法采用高速摄像机记录脱轨防护器以及脱轨轮对运动情况,利用摄像机标定技术建立图像平面与三维空间的对应关系,完成对列车运动轨迹以及纵向运动参数的测量。该测量方法解决了破坏性试验中测试系统安装的难点,突破传统测试方法,所需设备较少,试验现场适应性强。

轨头扁平钢轨直线脱轨问题的研究

在试验研究的基础上，针对轨头扁平钢轨直线区段脱轨的问题，结合事故实例进行了分析，找出了脱轨的原因，为制定整改措施，确保行车安全提供了科学依据。

动车低速脱轨的动态响应

在动车轴箱下方安装防护装置,进行线路低速脱轨试验。车辆借助脱轨器完成脱轨,利用应变片、加速度和位移传感器采集脱轨车辆的动态响应,采用高速摄像仪和视频摄像仪分别记录了脱轨车辆的运动姿态。基于试验数据,评估了脱轨条件下钢轨抗倾翻能力,验证了脱轨安全防护装置的性能,分析了动车脱轨后的动态响应和脱轨速度、车辆质量和线路对动态响应的影响。试验结果表明:当动车低速脱轨时,防护装置撞击钢轨的最大横向力为177.18kN,小于钢轨横向抵抗力510.00kN,因此,脱轨安全防护装置可以扣住钢轨外侧,有效限制脱轨车辆的横向移动。车辆的脱轨过程分为惰行、轨上运动、落地和路基滑行4个阶段,各阶段的动态响应均随脱轨速度和车辆质量的增大而增大。当动车脱轨速度为22km·h-1时,CRTSⅡ型双块式无砟轨道的脱轨距离约为15.80m,CRTSⅠ型板式无砟轨道的脱轨距离约为20.87m,因此,CRTSⅡ型双块式无砟轨道的轨枕可以起到减速带的作用,减小脱轨距离。