城轨列车轮对磨耗预测计算方法研究

为研究城轨列车轮对磨耗预测的计算方法,实现轮对尺寸预测,以国内某地铁线路轮对尺寸实测数据为研究对象,分别提取轮径、轮缘厚度、轮径差及车轮位置四项特征参数,并分析特征参数对轮对磨耗率的影响规律,利用XGBoost算法建立轮径、轮缘厚度磨耗率的仿真模型,模型的测试结果显示平均计算误差在允许范围以内,表明本模型具备良好的磨耗率仿真计算效果。在此基础上,进一步建立轮径、轮缘厚度的预测模型,利用某节车半年实测数据对预测模型进行实用性验证,对比结果表明,基于XGBoost的轮对尺寸磨耗预测模型对走行里程8万公里内的轮径值、轮缘厚度值预测的平均误差分别不超过0.175mm、0.3125mm,具有较好的预测效果。

柔性轮对高速列车通过道岔的动力学响应

为研究高速列车在柔性轮对条件下通过道岔时的动力响应,采用刚柔耦合动力学仿真方法,基于CRH380高速列车模型建立柔性轮对结构条件下的车辆—道岔刚柔耦合动力学模型。以柔性轮对高速列车模型为研究对象,通过18号高速道岔,分析轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用、车体振动加速度及轮轨接触位置分布指标。仿真结果表明,柔性轮对高速列车模型对车辆的轮轨动态相互作用影响较大,对安全性、车体振动加速度及轮轨接触位置分布等动力学指标影响较小。

基于高速动车组实测轮轨力的轨道缺陷评价方法

高速铁路轨面低塌、波磨以及各类轮轨型面匹配不良问题均会影响旅客乘坐舒适度,甚至威胁动车组运行安全。上述轨道缺陷在实践运用中不易发现,但长期存在会造成轮轨接触关系极度恶化,严重影响车辆及轨道结构使用寿命。文中基于安装有连续测力轮对的高速铁路综合检测列车,在日常巡检中取得的覆盖全国高速线路的轮轨力实测数据,进行了深入的统计分析及现场对照,提出了一种全新的轨道缺陷评价方案,能够准确给出轨道缺陷类型、缺陷严重程度、具体里程等信息,为工务部门日常检修和维护提供了重要依据,在实践运用中效果良好。

基于LabVIEW的高速列车变轨轮对性能试验测试系统研究

变轨距轮对技术是解决铁道车辆在轨距不同区间直通运行的一种行之有效的方法,根据某主机厂设计的新型变轨距轮对的变轨原理和技术参数,研制了变轨距轮对综合性能试验台,模拟变轨距轮对解锁/锁紧、变轨、跑合等功能。变轨距轮对的性能直接影响到变轨距转向架的性能,对列车的运行安全起到至关重要的作用。以变轨距轮对为研究对象,针对轮对在变轨过程中的运动状态及性能,进行了测试方法与试验研究。利用上位机软件LabVIEW进行编程控制,通过采集的数据进行分析处理,实时监测轮对运行的状态。试验结果表明,系统能够完成轮对的型式试验性能测试,并且可以有效地监控设备运行状态并能进行故障预警和处理。研究可为变轨距转向架和变轨列车的运行提供技术支持,具有一定的工程应用价值。

车轮型面特征与损伤非接触检测研究进展

轮对是轨道车辆走行部的关键部件,具有导向和承载的功能.及时有效的轮对故障检测对于保障列车安全运营至关重要.非接触式列车车轮检测技术因其具有速度快、无损伤、精度高等优点而逐渐成为研究热点.介绍了轮对结构及主要检测项目,阐述并分析了多种非接触式检测方法的流程、特点、热点及进展,在技术融合创新、装备更新换代、系统性能综合提升及检测流程降本增效等方面展望了轮对非接触式检测的发展方向.

高速列车轮轴缩比关系及微动参量仿真分析

车轴与车轮通过过盈配合组成轮对,承受着车辆的全部重量,是保证高速动车组运行安全的最重要部件.高速列车轮轴的疲劳周次长达109,实物轮轴试验的过程复杂、周期长且试验费用高.因此,通过缩比模型反映和预示实物轮轴试验结果具有极大的理论价值和工程意义.本文中结合相似定理和量纲分析原理,分析并推导了轮轴过盈配合微动参量随在不同缩比系数下的相似关系,采用ABAQUS有限元软件对微动参量分布进行仿真分析,结果表明,微动参量在不同缩比系数模型中的分布规律和理论推导的相似关系一致;轮轴接触压应力以及轴向摩擦剪切应力的最大值,位于车轴轮座区域靠近齿轮箱座的内侧,高速列车车轴轮座内侧接触边缘最容易发生微动疲劳失效.

柔性轮对高速列车牵引传动系统振动特性仿真

建立了考虑轮对柔性变形的高速列车动车三维动力学模型,模型详细考虑了高速列车牵引传动系统。和传统动力学模型相比,建立的模型能够反映动车牵引扭矩从电机到轮对的传递过程。同时,上述模型详细考虑了齿轮传动系统的非线性特性,比如齿轮时变啮合刚度和传递误差等。基于建立的动力学模型,分析了齿轮传动系统与柔性轮对的耦合振动特性。结果表明,轮对柔性变形会导致传动系统振动加剧。同时,齿轮传动系统会明显增强轮轨间纵向作用。因此,在评估齿轮传动系统动力学特性时不能忽略轮对柔性变形影响。而且考察动车轮轨特性时不能忽略齿轮传动系统的作用。

基于GA-BP神经网络的列车轮对振动信号研究

轮对作为列车行驶的关键走行部件,对其故障的实时检测与精确诊断具有重要意义。通过小波包算法对轮对振动信号进行分解,提取轮对故障特征向量,以此作为输入参数,建立GA-BP诊断模型,采集振动信号样本对模型进行训练和测试。试验结果表明:GA-BP算法能够对轮对故障做出精确诊断。设计了轮对故障监测软件,实现了轮对信息监测的实时化与可视化。

通过式车轮踏面滚动圆直径测量算法的设计

轮对的滚动圆直径是评价轮对能否继续服役的重要指标。采取激光位移检测法,设置2个激光位移传感器,并将其按照规定安装到相关轨道处。当列车轮对行驶通过此装置后,可检测到列车轮对的轮廓外形数据。通过Origin绘制出轮对的外形图,选择轮对基点处的数据进行曲线拟合得到2条轮对滚动圆曲线。采用MATLAB设计算法得到轮对滚动圆的实际坐标点,通过最小二乘法对数据点进行拟合求圆,从而得到列车滚动圆的直径。将测出的轮对滚动圆直径与真实的轮对滚动圆直径进行对比,验证该测量方法的可行性。

地铁车辆车轮多边形的机理分析

调查分析某地铁车辆车轮多边形磨损的产生机理。通过现场测试和数值仿真对地铁车辆车轮多边形磨损来源进行调查分析。根据车轮多边形的特征,对车辆零部件和轨道系统关键部件的固有特性进行测试分析,尤其对轮对模态进行数值计算和试验验证。现场测试和数值计算结果初步表明,车辆轮对的一阶弯曲共振频率与车轮多边形的通过频率相近,车辆运行时轮轨表面不平顺激发了轮对的一阶弯曲共振,是导致车轮多边形磨损的主要原因。为验证车辆轮对一阶弯曲共振对车轮多边形磨损现象的影响,对车辆轮对轮轴进行加粗改造,并进行现场运营试验和跟踪测试分析,结果发现轮对轮轴加粗可以有效地减缓轮对一阶弯曲共振导致的车轮多边形磨损现象。

高速车轮椭圆化问题及其对车辆横向稳定性的影响

对铁路车轮运行过程中非圆化问题进行分析和非圆化形式进行定义分类。建立一个新的真实模拟车轮椭圆化的数学模型,结合车辆/轨道空间耦合动力学模型,分析计算出高速车轮椭圆化引起的车辆轮对横向动力响应,确定了车速200 km/h轮对椭圆度对蛇行运动影响范围。数值结果分析表明,高速车轮椭圆化将导致车辆系统横向蛇行失稳,严重恶化其运行品质.并大大降低其横向稳定性。轮对蛇形运动状态和行车速度、轮对左右轮椭圆形状的相位以及椭圆度有密切联系。

基于时延自相关ICA的列车轮对轴承复合故障诊断方法

列车轮对轴承故障振动(特别是轮对轴承存在复合故障时)一般是由多个相互独立的振动信号源和噪声混叠而成,常见方法在诊断轮对轴承复合故障时易出现误诊。独立分量分析(ICA)方法能对各个独立源进行估计,可实现列车轴承复合故障的精确诊断;但很多ICA算法是在未考虑噪声的模型下推导出来的,且列车轮对状态监测信号受诸多干扰因素的影响;为此,本文提出将时延自相关降噪与ICA相结合提取并分离列车轮对轴承复合故障特征信息的方法。仿真与实际应用结果表明,该方法能有效分离出轮对轴承复合故障信号中的典型故障,可进一步降低列车轮对轴承故障诊断的误诊率。

基于简化模型的头车转向架气动噪声特性研究

由于高速列车气动噪声形成的机理和分析较为复杂,目前的检测系统还不能从列车高速运行状态下噪声测试中做出清楚的分辨,通过计算流体力学方法研究高速列车头车转向架气动噪声特性。建立经过简化的转向架、头车未安装转向架的简化车身和头车安装简化转向架的车身三种计算模型,分析列车运行200 km/h,300 km/h速度下简化转向架周围流场与气动声场特性,进一步分析此速度下简化转向架对头车车外气动噪声的影响。分析结果显示转向架周围有周期性的漩涡生成、脱落现象,气动噪声在其周围的辐射规律呈现偶极子分布。转向架车轴和构架横梁的上、下表面为偶极子声源集中的部位。前轮对在垂直与气流方向的竖直平面上和平行于气流方向的竖直平面上引起的噪声比后轮对大,在平行于气流的水平平面上比后轮对小。两个速度下,转向架气动噪声分布规律大致相同,幅值有差别。转向架使头车车外噪声显著增高,转向架附近噪声增幅尤为明显。行车速度200 km/h时,简化转向架能使头车车外气动噪声幅值增大3-5 d BA,行车速度300 km/h时,增幅为5-8 d BA。

考虑弹性的高速旋转轮对振动特性研究

轮对弹性变形和旋转振动对轮轨系统运行安全性影响需要从理论上进行深入研究。利用ANSYS有限元分析软件对轮对弹性化处理后,在SIMPACK多体动力学软件中建立了包含高速旋转弹性体轮对的车辆系统动力学模型。采用数值方法,得到了轮轴弹性弯曲变形量以及不同轨道不平顺激扰下轮对垂向振动加速度响应等。结果表明,考虑弹性和旋转振动后,轮对车轴发生弯曲变形效应明显且中部变形量最大,车辆运行速度对车轴弯曲变形量和轮轨附加动力有一定的影响,轮对垂向振动加速度频谱出现与旋转速度相关的频率特征。本文方法和结果对揭示轮对真实运动特征和研究高速轮轨安全性具有良好的指导意义。

基于实测载荷谱的高速列车轮轴剩余寿命分析

针对检修周期内轮轴是否会发生破坏断裂的问题,研究了轮轴的裂纹扩展寿命.通过标定试验与线路实测试验,采用数据处理分析软件统计出了各个载荷下车轮旋转出现频次,得到了中国标准动车组测力轮对载荷谱.将最恶劣工况的载荷谱作为裂纹扩展分析的输入载荷,利用裂纹扩展分析软件计算了含裂纹的车轴在不同扩展阶段的应力强度因子,结合疲劳裂纹扩展理论估算了车轴上不同初始形状的裂纹扩展到临界尺寸时的扩展寿命,为保证检修周期内车轴不发生破坏断裂提供了科学参考.结果表明:裂纹初始深度相同的情况下,裂纹形状越扁平,车轴剩余寿命越短,裂纹扩展门槛值对裂纹扩展寿命影响较大.

高速轮对外形尺寸检测系统

车轮外形几何尺寸的测量对列车的安全运行非常重要。激光图像法是当前主流的检测运行列车车轮外形几何尺寸的检测技术,然而在列车高速通过的情况下,传统的轮对外形尺寸检测系统在系统布局、机械设计和相机成像质量等方面无法满足车速的要求,激光图像法的检测精度会受到车速的影响,因此在系统方案及标定方法等方面对传统的轮对外形尺寸检测系统进行了改进,从而保证了在列车高速通过条件下,系统对车轮各个参数的测量精度达到要求。

高速轻型轮对的模态和动力响应分析

对高速轮对计算模型进行了模态和动力响应计算分析，得到的分析结果有利于确定轻量化轮对的结构和形式。轻量化高速轮对动力特性分析，可用于转向架、车体及整个车辆。

动车轮轴材料服役安全及评价

随着高速铁路不断发展,列车轮轴材料的服役条件也越来越严苛,而轮轴高可靠性是列车运行安全的前提。文章简述铁路列车轮轴材料及制备工艺,详细介绍轮轴的失效形式、损伤机理、失效影响因素、寿命检测评估方法及防护措施,并提出今后的研究展望。

列车轮对测量机液压系统设计与应用

通过分析列车轮对几何参数的测量需求和控制时序特征,设计了列车轮对测量机液压控制系统。针对列车轮对存在偏载的实际工况,探讨了基于位置同步调节控制的双缸升降液压回路的设计方法。通过生产实际运行结果表明:所设计的列车轮对测量机液压系统在轮对几何参数测量过程中,工作稳定可靠,并且能够有效消除列车轮对偏载对测量机正常运行所产生的不利影响。

一种基于轻量级神经网络的高铁轮对轴承故障诊断方法

深度神经网络技术用于机械设备故障诊断展现出了巨大潜力,但繁重复杂的计算量对计算机硬件提出了严苛的要求,严重限制了其在实际工程中的应用.基于此提出一种新型的轻量级神经网络ShuffleNet,用于高速列车轮对轴承故障诊断研究.该网络模型基于模块化设计思想,包含多个高效率的ShuffleNet单元,通过运用分组卷积与深度可分离卷积技术极大改善了传统卷积操作的运算效率;同时使用通道混洗方法克服了通道分组带来的约束,改进了网络的损失精度.实验分析表明,所提网络模型可有效用于复杂工况下高速列车轮对轴承故障诊断,相比传统卷积神经网络、残差网络和Xception等当前深度神经网络模型,在保证诊断精度的同时,运行效率得到大幅提升.这为深度神经网络技术应用于工程实际,克服计算机硬件条件限制提供了一条新的途径.