基于虚拟迭代法的跨座式单轨车辆车体疲劳分析

跨座式单轨车辆的车体作为列车的主要承载部件,其疲劳强度对列车的安全运行起着至关重要的作用。为提高单轨车体疲劳分析精度,模拟出单轨车辆运营实践中车体的疲劳损伤,对单轨车辆车体进行柔性化处理,建立包含柔性车体的跨座式车辆刚柔耦合动力学模型,采用虚拟迭代法,在车辆特征部位施加白噪声作为初始输入激励,以跨座式单轨车辆线路实测加速度为目标信号,对车辆模型仿真响应谱与试验实测响应谱进行系统识别与反复迭代,获取车体与车辆其他部件连接位置处激励谱。基于虚拟迭代激励谱获取高精度载荷谱,根据线性疲劳损伤理论对跨座式单轨车辆车体开展疲劳损伤与寿命分析,提出车体结构改进方案。分析结果显示:疲劳仿真结果与车体实际损伤位置具有良好的一致性,验证了采用虚拟迭代法获取的车体载荷谱开展的疲劳分析结果具有高精度;结构改进方案使车体结构改进位置处寿命提高了191%。

走行轮失效对单轨车辆安全性及平稳性的影响

单轨车辆走行轮为充气橡胶轮胎,容易因磨耗、穿刺而失气、漏气,导致走行轮失效。走行轮失效对车辆运行安全性及平稳性有重大影响,本文在单轨车辆走行轮动力学模型上进行走行轮失效处理,研究走行轮失效对单轨车辆运行安全性和平稳性的影响。研究结果表明:空载和满载工况任一走行轮失效以(5~30)km/h速度行驶在半径100m左转弯道时,轮轨力均大于正常行驶工况,运行安全性差;同侧走行轮失效时对运行安全性的规律相同,左侧走形轮失效工况最恶劣;横向平稳性等级合格,垂向平稳性部分合格,建议以10km/h的速度行驶到维修中心。

悬挂式单轨交通车辆基地站场设计关键技术研究

[目的]悬挂式单轨交通车辆基地的总平面布局形式直接影响列车作业及工程造价。道岔选型对车辆基地站场总平面布局影响较大,运用库单线列位数的选择也将直接影响道岔数量及段场规模,因此需对悬挂式单轨交通车辆基地站场设计的关键技术进行深入研究。[方法]依托武汉光谷生态大走廊悬挂式单轨交通工程的龙泉山车辆段,阐述了该车辆段的总平面布局形式及创新点,分析了该车辆段道岔选型及场坪标高的制定方法,建立了理想条件下车辆段运用库单线列位数模型。[结果及结论]悬挂式单轨交通车辆基地总平面布置宜采用贯通式洗车方案,将洗车库放在出入线上;咽喉设计时,需同时考虑桥墩布置的美观性;需联合道岔厂家加快对三开道岔及五开道岔的研发,并合理选用不同道岔组合以更进一步节省投资;在不考虑其他作业干扰的理想条件下,悬挂式单轨交通车辆基地运用库最多可采用1线5列位,实际设计过程中需结合车辆基地条件、综合考虑列车出库的便捷性、扣除其他作业干扰等因素选择合适的运用库单线列位数。

悬挂式单轨车辆的倒T形辙叉道岔通过性能

[目的]悬挂式单轨交通系统具有良好的发展前景,对于其车辆过道岔的动力学性能研究目前较少,需对此进行研究。[方法]采用UM(多体动力学)软件建立车辆动力学模型,以车体最大振动加速度、走行轮最大垂向力、导向轮及稳定轮最大垂向力、车体及悬吊梁最大侧滚角为主要评价指标,针对应用于悬挂式单轨交通系统的倒T形辙叉道岔,进行悬挂式单轨车辆道岔通过性能研究。[结果及结论]倒T形辙叉道岔结构的导向轨面不平顺较大,悬挂式单轨车辆在通过曲线道岔时,很难保证导向轮的导向力不超过安全限值。针对此问题提出了一种导向轨面补偿装置。应用此导向轨面补偿装置后,悬挂式单轨车辆可以以15 km/h的速度安全通过半径为50 m的倒T形辙叉道岔,动力学性能有明显改善。

梁缝冲击对悬挂式单轨车桥系统动力特性的影响研究

悬挂式单轨轨道梁梁端客观存在局部梁缝不平顺,列车通过时会产生较大的轮轨动力冲击,对车辆和桥梁的动力学性能均有重要影响。为探明梁缝冲击对悬挂式单轨车辆与轨道梁桥系统动力特性的影响,基于车辆-桥梁动力相互作用理论,建立悬挂式单轨车-桥耦合动力学模型,在此基础上以实测梁缝不平顺作为外部激励,研究梁缝冲击作用下车桥系统耦合振动特性及车辆系统关键参数的影响。研究结果表明:梁缝冲击会显著增大悬挂式单轨车桥系统动力响应幅值,其中车体、构架及轮轨力的响应在5 Hz以上增长显著,轨道梁振动加剧主要集中在40 Hz以上;随着梁缝不平顺幅值增大,系统垂向振动响应均呈现非线性规律增加,尤其是驱动轮轮轨力,为保障驱动轮使用安全,建议梁缝不平顺幅值不超过6 mm;为有效控制梁缝冲击对系统动力性能的影响,车辆二系悬挂垂向刚度、阻尼及驱动轮径向刚度的合理取值分别为0.1 MN/m、16 kN·s/m和4 MN/m。

跨座式单轨车桥时频分布特征与桥梁频率间接识别研究

基于多体动力学与小波时频分析理论建立跨座式单轨的车桥动力响应时频分析体系,并通过缩尺模型试验对该系统准确性进行验证,从而研究跨座式单轨车桥的时频谱分布特征与桥梁频率间接识别方法。研究表明:(1)建立的车桥数值模型具有较好的准确性,能够很好地模拟实际情况;(2)小波分析对桥梁横向、竖向低阶频率识别效果显著,尤其对横、竖向基频识别准确率很高;(3)低车速下横向频率辨识良好,高车速下竖向频率识别更显著,而不平顺主要影响竖向频率。研究结果表明,通过对车辆加速度进行低通滤波分析,可间接获取桥梁的基频信息,这些结果证明了多体动力学与小波时频分析的有效性,能够用于跨座式单轨车桥的动力响应分析;此外,对桥梁频率间接识别的研究,有助于工程实践中更好理解跨座式单轨车桥的性能和安全性。

新一代单轴跨座式单轨车辆的曲线通过性能

[目的]研究分析新型单轴跨座式单轨车辆在小半径非正线曲线轨道和正线曲线轨道上运行时的曲线通过性能。[方法]使用多刚体动力学软件建立动力学仿真分析模型。根据车辆结构特点,选择合适的评价指标。运用静力学与动力学相结合的方法求取最小曲线半径,通过动力学仿真,按不同工况计算单轨车辆轮胎的受力情况、走行轮侧偏角及倾覆系数等车辆动力学性能参数。得到车辆通过小半径非正线曲线段和不同曲线半径正线段时的受力情况。[结果及结论]新一代单轴单轨车辆在小半径非正线曲线线路和不同曲线半径的正线线路上均具有良好的曲线通过性。

悬挂式车辆中间车钩异响问题的原因分析及优化方案

针对悬挂式车辆中间车钩在列车动态调试过程中发生异响问题,本文从车辆运行工况、车钩结构组成、尺寸公差设计等方面分析了车钩可能出现异响的原因,并逐条分析验证。针对车钩出现异响的原因,提出结构优化方案,经过验证,方案优化后的结构完美解决了中间车钩的异响问题,提高了车辆运行过程中的可靠性和乘坐舒适性。

矿用气动单轨吊承载车的静动态特性分析

以DQD20型气动单轨吊承载车为研究对象,建立气动单轨吊承载车的三维立体模型,通过有限元前处理,对承载车进行静力学特性分析,得出其在10倍安全系数载荷下的变形应力云图,并指出危险断面的位置及解决方法;在ANSYS Workbench模态分析模块中对承载车进行了模态分析,得出了承载车1-6阶的振型云图和振动特性,与气动单轨吊的工作频率作对比,得出不会发生共振的结论。

缓和曲线参数对跨座式单轨车辆舒适性的影响探究

为研究缓和曲线主要参数对单轴式跨座式单轨车辆小半径曲线通过时的舒适性的影响,建立了单轴式单轨车辆动力学模型,以横向加速度和横向力系数为评价指标对不同线型和不同长度下的缓和曲线对舒适性的影响进行了分析。结果表明:小半径曲线下,半波正弦型缓和曲线可以比三次抛物线型缓和曲线的舒适性好,但两者的舒适性表现差异不大;且适当增加缓和曲线长度能够提高舒适性。

基于核密度估计的单轨车辆构架载荷谱外推

车辆构架疲劳寿命预测准确性受动载荷谱完整性的影响,但线路实测的载荷数据具有短时与局部特征,为了准确预测疲劳寿命需要将短期样本数据外推至全寿命周期范围,本文以单轨车辆转向架构架为分析案例。首先,采用基于自适应带宽的核密度估计方法对实测载荷谱进行概率密度估计,其次,通过蒙特卡洛模拟算法实现了载荷谱外推;最后,基于核密度外推后的载荷谱对构架进行疲劳寿命分析。分析结果表明,与传统线性外推的数据相比,基于核密度估计外推的载荷谱评估结果更加安全,更有利于保障车辆的安全运行。

跨坐式单轨车辆走行轮系刚度优化分析

为了改善跨坐式单轨车辆的曲线通过性能,对跨坐式单轨车辆的结构进行简单分析,采用动力学仿真软件SIMPACK建立动力学仿真模型,通过多目标优化软件ISIGHT对部分刚度参数进行灵敏度分析,得到对车辆过弯时对导向力矩和走行轮轮重减载率影响较大的参数,并采用多岛遗传算法对目标参数进行优化分析,优化后的导向力矩比优化前减少了12.52%,走行轮轮重减载率比优化前减小了15.98%,在一定程度上提高了跨坐式单轨车辆的曲线通过性能。

悬挂式空轨列车噪声特性与噪声控制研究

与常规轨道交通相比,悬挂式空轨列车在车辆结构上有较大差异,在整车噪声方面表现出独特性,因此具有重要的研究价值。文章基于“源-路径-接收者”模式,分析了空轨列车振动噪声特性,并采用低噪声方案对车辆噪声指标加以控制,基于统计能量法(SEA)建立了空轨列车整车噪声仿真预测模型,通过噪声线路试验加以验证,结果显示二者具有高度的一致性。空轨列车在噪声控制方面相比常规轨道交通车辆具有显著优势,能更好地满足噪声标准并确保稳定运行。

悬挂式空轨车辆新型救援装置技术研究

目前悬挂式空轨车辆所采用的救援设备均存在不足之处,不能及时、快速、自主地对车厢内乘客进行救援。基于此,有必要研发一种新型救援技术与装置,以实现在突发状况下对车厢内乘客及时、快速、自主救援。首先通过需求分析和车辆安装接口确定了顶层设计指标;然后进行方案设计和仿真验证并形成了工程设计方案;接着进行功能样机的生产制造,并对样机进行功能和性能试验;最后结合试验结果对设计方案进行改进优化形成最终的技术方案。

基于改进U-Net的单轨受电弓滑块图像分割方法

针对现有图像算法分割单轨列车受电弓滑块精度偏低的问题,提出了一种基于深度学习的单轨受电弓滑块图像分割方法。该方法将单轨受电弓前捕捉到的1000余张图片作为训练样本,采用U-Net的语义分割模型为基本网络结构,引入ResNet-50残差结构来增加每一层编码器的网络深度,降低参数量的同时也提高精度。此外,使用双线性插值来代替转置卷积完成上采样,减少信息损失的同时实现分辨率还原。最后采用数据集增强策略保证网络学习更多的样本特征,增强细节分割效果。对该算法在滑块数集上进行验证,试验结果表明,文中所提算法模型评估的准确率、召回率和平均交并比(MIoU)均超过90%,平均交占比较传统的U-Net方法由0.932提升到了0.959。使用Res-UNet的方法可用于实现滑块图像的轮廓检测,证明其具有较高的精确度和鲁棒性。

基于多物理场仿真的跨坐式单轨车用永磁牵引电机综合设计

针对跨坐式单轨车辆牵引用下一代驱动电机的技术特点和发展趋势,基于国家“双碳”战略大背景下,提出了跨坐式单轨车辆用永磁同步牵引电机的动力牵引方式。现以跨坐式单轨车辆给定的技术指标和要求,通过电磁场、温度场及应力场的多物理场综合设计方法,研制了一台105kW永磁同步牵引电机,从跨坐式永磁牵引电机的技术特点、电机关键问题的解决、特殊结构的设计等方面进行了重点研究,并研制了样机进行了测试,验证了所设计的跨坐式永磁牵引电机方案的可行性,并实现一列车的装车应用。

城轨车辆集流环检修线设计

城轨车辆集流环检修线主要应用于城轨车辆跨坐式单轨车关键部件集流环的检修作业,检修内容包括:集流环拆解、清洗、初装打扭、滑环电阻检测、滑环跳动调试、总装、集流环绝缘检测、胎压表试验等。该检修线采用工位制作业形式,根据上述检修内容进行工位划分,并配套设计了专属的检修线物流工具,如集流环物流小车、零件流转小车、废料存放小车等,实现物流配送标准化。产线配备检修线信息系统,搭配自动化检修设备,可在检修过程中实时收集数据信息,统计现场检修进度,实现工步引导、防误防错、关键项点的质量卡控等功能。通过检修线信息系统聚合每道工序的关键检修数据,形成集流环检修履历,实现整体集流环检修业务人机料法环测全要素整体可追溯。

悬挂式单轨车辆车体结构静载荷工况的探讨

简述了悬挂式单轨交通的应用现状,介绍了悬挂式单轨车辆的组成及特点,对比分析了国内外城轨车辆相关标准中车体结构静载荷工况的不同要求。最后,结合悬挂式单轨车辆自身的技术特点和实际运营场景,提出了悬挂式单轨车辆车体静强度载荷工况方案。

悬挂式单轨大跨连续梁关键构造研究

悬挂式单轨作为一种新型轨道交通制式,具有建设周期短、适应性强、造价低、占地少、美观舒适度高等特点。本文针对悬挂式单轨大跨连续梁的轨道梁截面形式及线间横向连接等关键构造展开研究,分析不同轨道梁截面形式对车桥耦合动力特性的影响及对结构刚度、应力状态的影响,研究线间横梁截面形式及横梁分布数目对整体刚度和应力水平的影响。结果表明,轨道梁采用顶箱+侧箱组合截面时,结构能体现出更好的抗弯、抗扭性能;横梁采用闭口箱型截面时,结构的横向整体刚度更优;跨中横梁数目以及空间分布方案应综合考虑经济性与安全性。研究成果可为相关设计提供借鉴。

基于多目标协同优化算法的单轴式单轨车辆系统参数优化研究

为提高单轴式单轨车辆的稳定性能,分析了带空间杆系结构的单轴式转向架跨座式单轨车辆结构,建立了带空间杆系结构的单轴式单轨车辆非线性动力学模型。利用全局灵敏度方法,开展了单轨车辆空间杆系结构定位参数、悬挂参数对单轴式单轨车辆稳定性能灵敏度分析。以单轴式单轨车辆车体侧滚角和轮重减载率为目标,以车辆曲线通过性为约束,基于改进型遗传算法(NSGA-II)对单轴式转向架空间杆系结构定位参数及系统悬挂参数开展优化研究。优化结果显示:参数优化后,单轨车辆车体侧滚角减少了6.695%,轮重减载率减少了9.262%,提升了单轴式单轨车辆的运行稳定性。