车轮多边形磨耗对地铁列车蠕滑特性的影响分析

为研究车轮多边形磨耗对轮轨接触蠕滑特性的影响,依据多体动力学理论和滚动接触理论,建立基于地铁列车参数的多体动力学模型,并计算多工况下车轮踏面磨耗指数,分析车轮多边形阶数和幅值变化对轮轨力、蠕滑率和蠕滑力等特性的影响,结果表明:蠕滑率以及蠕滑力会随车轮多边形阶数和幅值的上升而增大;车轮踏面磨耗随地铁列车运行里程的增加而逐步增大。使用轮轨垂向力指标,根据车速小于160 km/h,轮轨力应不大于200 kN的标准,确定地铁列车80 km/h运行速度下3~23阶多边形幅值安全限值,结果表明多边形幅值安全限值随阶数增加呈下降趋势。

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。

基于改进Canny算法的车轮踏面边缘检测

近年来,列车检修逐渐由人检转换为机检,针对在踏面损伤检测图像处理过程中,由于环境光照、背景区域复杂等因素影响,导致图像踏面目标区域边缘检测效果差、细节信息丢失等问题,提出一种基于引导滤波改进Canny算子的边缘检测算法。首先,利用中值滤波和引导滤波组成的混合滤波进行图像去噪处理,在滤除噪声的同时具有良好的保边特性;接着,扩展梯度模板的计算方向来获得梯度幅值;最后,利用边缘信息改进全局阈值的方法自适应获得高低阈值。基于引导滤波改进Canny算子的边缘检测算法能够有效滤除图像噪声,同时检测出更多的踏面损伤边缘信息。

高速列车车轮钢摩擦热致相变的计算机模拟

将有限元热力耦合计算与材料相变特征的实验研究相结合,研究了高速度及大载荷条件下的轮/轨摩擦导致车轮热损伤的机理,探讨了滑行速度、时间和载荷等因素对车轮踏面的温度场变化及对奥氏体相变区尺寸的影响.结果表明,在大载荷滑行情况下,接触区的峰值温度可超过材料的相变临界点,相变区深度可能达到1 mm以上;滑行速度的提高可以增大相变层出现的几率,但并未增加相变层的深度;接触区峰值温度和相变区尺寸均随载荷的大小呈线性变化.

列车车轮踏面缺陷的图像区域提取

建立了基于机器视觉的踏面缺陷检测系统,研究了该系统的踏面缺陷图像区域提取技术。采用基于平稳小波自适应阈值算法提取踏面区域;然后,根据踏面剥离缺陷图像特征,利用基于分块思想的粗定位和精定位组合的方法提取剥离图像区域;最后,根据踏面擦伤缺陷图像特征,利用基于踏面边缘线扫描搜索擦伤区域的方法提取擦伤图像区域。用两个实例验证了提出方法的有效性,实验结果表明:系统对剥离和擦伤两种缺陷的漏识率分别为8.3%和5.3%,误识率为5.1%,从而为后续特征提取和缺陷识别奠定了基础。

车轮踏面擦伤自动检测方法的研究和试验

论述了机车车辆车轮踏面擦伤自动检测研究的重要意义 ,并总结了国内外研究发展现状 .提出了一种新型的采用等臂叉形机构检测擦伤的踏板法 ,介绍了该系统的工作原理和动态自动测量的实现 .在对试验结果进行分析的同时 。

重载列车紧急制动过程车轮踏面疲劳裂纹萌生寿命预测

基于Abaqus软件,建立闸瓦-车轮-轨道三维有限元模型,设置车轮钢材料的接触属性和材料属性,对重载列车紧急制动过程进行热力耦合仿真;基于损伤参量的疲劳裂纹萌生寿命预测模型,分析重载列车整个紧急制动过程中车轮踏面瞬态温度分布、径向和切向应力分布以及弹性和塑性应变分布,并通过计算车轮踏面损伤参量判断疲劳裂纹萌生位置,预测不同轴重和不同闸瓦压力对车轮踏面疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明:重载列车紧急制动时,车轮踏面上制动温度越高则相应热应力、热应变也越大,尤其当踏面最高温度超过100℃时,热负荷对裂纹萌生的影响更加显著;车轮踏面上裂纹萌生更多的是由剪应力和剪应变引起,轮轨接触斑内是最先萌生裂纹的区域;轴重为30 t、闸瓦压力为21 kN、初速度为100 km·h^(-1)时损伤参量最大为3.8011,最大循环制动次数仅有236次。

基于3种典型踏面的高速转向架稳定性研究

在分析高速轮轨匹配特征的基础上,以350 km.h-1速度等级的CRH3动车组作为研究对象,应用线性稳定性分析方法绘制高速轮轨空间的稳定安全裕度3维图。线性稳定性计算表明:等效锥度越大,转向架蛇行振动固有频率越高,因而必须不断增强抗蛇行减振器的串联刚度。非线性稳定性仿真计算表明:抗蛇行减振器需要利用其动态液压刚度的非线性形成宽频带吸能特性,以满足衰减蛇行振动、控制蛇行振幅和权衡准静态曲线通过性能等要求。仿真计算得出的动车转向架横向加速度值与实际测试的加速度值相吻合。根据曲线踏面磨耗情况确定了CRH3动车组选用3个典型车轮踏面(XP55,S1002CN和LMA)可以达到的最高商业运营速度。

火车车轮踏面磨损量识别研究

讨论了一种应用线阵CCD图像传感器测量火车车轮踏面磨损量的检测系统 ;分析了系统的测量原理 ;阐述了线阵CCD图像传感器视频信号的处理、数据采集方法及措施 ;

车轮踏面参数检测系统的误差分析

针对车轮踏面参数检测系统的车轮轴线与回转中心的偏心、传感器测量方向不通过回转中心、传感器测量方向与测量面呈交角和车轮轴线与回转中心倾斜等误差因素,建立车轮踏面参数检测系统的误差因素影响模型,分析比较了各误差因素对车轮踏面参数测量值的影响。利用Pro/E软件建立LMA型标准车轮的三维几何模型,并设置模拟采样参数和进行切面采样,通过MATLAB软件对采样数据进行仿真分析。结果表明,仿真结果与设定值一致。

基于视觉的列车车轮踏面擦伤定位方法

为了实现列车车轮踏面擦伤检测,建立了基于机器视觉的踏面擦伤动态检测系统。对该系统中踏面擦伤可疑图像区域定位技术进行了研究。首先,采用快速中值滤波算法平滑原始图像,然后采用基于Canny算法的踏面区域分割算法提取踏面区域,再根据踏面擦伤图像特征设计了基于踏面边缘线扫描搜索擦伤可疑区域的方法提取擦伤可疑图像区域。实验结果表明,该系统对擦伤的定位准确率为97.62%,漏识率为2.38%,误识率为3.81%,为后续擦伤的识别奠定了基础。

基于变权组合模型的地铁车辆车轮踏面磨损预测

为准确获取地铁车辆车轮踏面随列车运行里程的磨损变化情况,选取灰色新陈代谢模型、二次指数平滑模型以及一元线性回归模型为单项预测模型,以样本点处组合预测误差绝对值最小为最优准则,建立了地铁车辆车轮踏面磨损变化趋势的最优非负变权组合预测模型。通过实例检验变权组合模型和各单项模型的预测性能,结果表明,构建的变权组合预测模型能够有效克服各单项预测模型的缺陷,预测精度及稳定性明显优于各单项预测模型,可为地铁车辆在实际运行过程中车轮踏面磨损趋势的准确预测提供了一种可行的求解方法。

200km/h轻型客车车轮踏面剥离原因分析

通过对200km/h轻型客车车轮运行质量的调查,及对产生剥离车轮的检验,分析了剥离产生的原因,并对高速车轮的质量改进及其发展方向提出了建议。

机车轮对踏面形貌的非接触检测系统研究

为改变目前轮对检测的落后现状,及时准确掌握轮对运行状况,研制开发了一套轮对踏面非接触自动检测系统,提出了一种自动检测铁路机车轮对踏面磨损的新方法。该方法用激光位移传感器获得机车轮对踏面数据,然后运用Labview语言编制分析软件,建立轮对踏面二维图像,并与标准图像对比,求出踏面磨耗值。检测结果表明,分析结果完全符合最终检测精度(<0.01 mm),这种分析方法简洁合理。

基于弱磁技术的火车轮踏面裂纹检测

针对火车轮踏面易萌生细小裂纹的问题,提出一种无需励磁,利用地磁场磁化的无损检测方法。根据火车轮踏面结构设计探头工装,利用弱磁检测仪器采集车轮踏面磁感应强度信号,分析预制裂纹缺陷的磁异常信号特征,对比不同深度裂纹的磁异常信号幅值,通过傅里叶最小二乘拟合得到缺陷深度的定量算法,根据极值差法与拉依达准则对火车轮踏面进行智能识别。试验结果表明:裂纹处磁感应强度信号特征明显,利用磁感应强度幅值可有效判别火车轮踏面裂纹。裂纹深度与磁感应强度幅值成正相关,利用拟合算法对裂纹的深度定量相对准确,误差在±0.11 mm以内。弱磁检测技术在火车轮踏面裂纹缺陷的检测评价中具有可行性。

基于改进Canny算法的列车车轮踏面损伤边缘提取

针对高速列车车轮踏面擦伤、剥离的人工巡检方法效率较低且容易出现漏检等问题,设计一种高速列车车轮踏面损伤的动态检测系统,提出一种擦伤、剥离的特征提取方法。该方法在现有Canny算法的基础上加入45°方向和135°方向梯度模板来计算梯度幅值,用线性插值法对梯度幅值进行非极大值抑制,再使用优化后的迭代阈值算法求得高阈值和低阈值。试验结果表明,该算法可以有效地抑制噪声和干扰,最大限度地保留高速列车车轮踏面的真实边缘,为列车车轮踏面损伤自动巡检提供技术支持。

轮轨匹配对高速列车动力学性能的影响

比较国内LMA,S1002G,XP55和LM等4种踏面与标准钢轨CHN60匹配的接触几何特征,通过SIMPACK建立高速动车组拖车模型,分析不同的轮轨匹配对高速列车动力学性能的影响.重力刚度小的踏面对中性差,容易产生低频大幅蛇行运动;重力刚度大的踏面对中性好,容易产生高频小幅蛇行运动.若踏面等效重力刚度在小横移量时存在"凹槽",车辆系统在特定悬挂参数下将出现超临界分岔;踏面等效重力刚度随轮对横移缓慢增大,车辆系统将出现亚临界分岔.超临界分岔有利于对车辆的安全平稳状态进行实时监控;亚临界分岔车辆的安全平稳性不可预测、不可控制.大锥度踏面有利于抑制车体的1阶蛇行共振.

基于电磁超声换能器的火车轮探伤研究

利用电磁超声探伤方法对检测火车轮表面及近表面缺陷进行实验探究,从而保证车轮质量,避免事故发生。文章介绍了火车车轮电磁超声探伤的原理和方法。根据电磁超声表面波辐射扩散角的分布情况,得出利用电磁超声表面波进行车轮踏面探伤的可行性。将制作的小巧换能器探头与便携式电磁超声探伤仪配合,能够实现对车轮的快速探伤检测。通过大量的车轮探伤实验,检出了典型车轮踏面缺陷。根据检测波形特点并结合生产工艺情况,分析得出产生缺陷的原因。研究表明:电磁超声无损检测方法能够快速、有效检出车轮踏面缺陷。

基于IEC 61373:2010的轨道交通列车车轮踏面清扫器振动冲击试验

介绍了轨道交通列车车轮踏面清扫器的结构与功能。参照IEC 61373:2010的要求,对实车采集的振动载荷进行了等效计算。设计了试验方案,对踏面清扫器进行了横向、纵向和垂向等3个方向的模拟长寿命振动试验、冲击试验和功能性随机振动试验。结果表明,在目前的试验条件下,踏面清扫器各零部件未出现明显裂痕,性能未受到影响。

车轮踏面检测自定心装置的设计与研究

车轮踏面参数是车轮的关键参数之一,针对踏面参数检测系统中车轮的定位问题,设计了一种用于车轮自动生产线上的踏面参数检测自定心装置。在保证车轮与自定心装置旋转相对静止的前提下,利用ADAMS软件仿真得出自定心装置的启动角加速度临界值,缩短检测节拍,提高其检测效率。建立车轮踏面半径拟圆偏心测量误差模型,利用最小二乘拟圆算法对测量数据进行处理,并对车轮踏面测量点进行模拟测量分析。结果表明,利用自定心装置可改善车轮轴线倾斜和偏心的定位误差,提高检测的准确性。