数字孪生技术在轨道交通车辆全寿命周期管理中的应用思路

为将数字孪生技术应用于轨道交通车辆全寿命周期管理各业务,实现作业效率和作业质量的进一步提升,结合数字孪生在其它产业的应用情况,从数字孪生的定义、特征、关键支撑技术出发,阐述了数字孪生技术在轨道交通车辆行业产品研发、工艺设计、采购物流、生产制造及检修运维等业务板块的应用场景。对于建立理想状态的轨道交通车辆数字孪生体,从开展MBD(基于模型的工程定义)技术的协同应用、产品构型管理、产品健康管理,以及构建多物理场、多学科的协同仿真等方面提出建议。

轨道交通车辆螺栓连接质量检测研究

为确保轨道交通车辆螺栓连接质量,应用动态扭矩测试和统计过程控制(SPC)方法进行拧紧工艺的测试和评估,通过起动和残余扭矩测试以及SPC方法研究扭矩测试和检测方法。对于拧紧工艺,智能扳手拧紧满足装配要求,而机械扳手拧紧的动态扭矩偏差大、离散大。起动和残余扭矩测试均可作为螺栓连接可靠性检验方法,两种方法平均值有偏差,但离散程度基本相同。对螺栓连接检测扭矩范围进行研究,同时给出3种典型连接螺栓的检测扭矩,对轨道交通车辆螺栓连接的质量监控有一定指导意义。

基于城市轨道车辆内部CO2含量控制新风量的研究

在城市快速发展的今天,城市轨道交通在满足人们快节奏的出行需求中发挥着越来越重要的作用。截止2022年,全国已有51个城市开通城市轨道交通线路277条,运营里程超过9000公里,越来越多的人们选择地铁及轻轨做为出行首选交通工具。车内空气质量做为最直接影响乘客健康及乘车体验的因素,已成为城市轨道交通车辆中空调技术发展的重点研究方向。本文通过介绍二氧化碳(以下简称CO2)浓度对车内空气质量及人体舒适度产生的影响,根据相关标准对车辆内部CO2含量进行理论计算。结合目前城市轨道交通车辆空调系统主要采用的新风量控制方案,引入根据CO2含量调整新风量的控制方案,多变量综合考虑及优化空调新风的控制逻辑,实现城市轨道交通车内空气质量的提升。

城市轨道交通车辆车门系统通信机理分析及典型故障案例

车门系统是乘客上下车的通道,也是保护乘客安全的重要屏障。为降低车门系统通信故障率,详细阐述了车门通信机理,分析了列车通信网络对车门控制的实现过程。车门系统通过多功能车辆总线将车门状态信息及故障信息上传至列车控制及管理系统,并在人机界面上显示车门状态。针对人机界面告警的车门通信异常典型故障案例,梳理了故障原因及处理办法,并针对性提出优化建议。

城市轨道交通车辆智慧空调技术

智慧空调技术作为城市轨道交通车辆智能化运营的重要技术手段,主要根据车辆运行环境数据来调整空调运行模式,进而改善车内舒适度,对空调机组运行状态进行实时监测及关键零部件故障预警,实现空调机组的智能化健康管理,提升空调运营维护效率。智慧空调系统由车辆空调、车载网络及PHM(故障预测与健康管理)地面支持系统结合搭建而成,通过传感器来监控车辆空调使用环境数据,并自适应性调节空调运行状态以改善车内空气质量。在故障预测及健康管理方面,智慧空调技术通过搭建诊断模型,采集并传输空调机组运行状态数据,实现对空调机组多发性故障的及时预警,对关键零部件使用寿命进行老化预测并采取相应的健康管理措施,进而保障空调机组的安全运行。在车辆的维修维护中,智慧空调技术结合不同的诊断及预警模型数据,合理制定空调机组修程,将空调机组故障修与定时修为主的传统维修模式发展为基于安全监控和健康管理的智能化“状态修”模式。

基于多元回归模型的某型轨道交通车辆制动系统故障预测模型

为了提高轨道交通车辆制动系统基本事件故障率的判断准确率,进而提高制动系统重要部件在动态条件下的可靠性,基于多元回归模型分析,以某型车辆制动系统实际故障数据为依据,结合制动缸压力、列车运行速度随时间变化的规律,发现制动缸压力与时间的关系较符合BidoseResp函数,进而建立制动系统故障预测模型。以实际故障数据训练后,利用故障预测模型对关键部件的故障发生情况进行预测。预测结果显示,该故障预测模型的准确率较高,具有适用性。

北京市轨道交通新机场线车辆转向架横向止挡设计及优化

针对北京市轨道交通新机场线对车辆技术参数的较高要求,对传统横向止挡结构刚度性能及抗疲劳性能进行分析,并提出了将外围金属与橡胶硫化粘结为一体的横向止挡优化方案。建立横向止挡的有限元分析模型计算其刚度,采用疲劳曲线,根据多应力和应变条件下的疲劳累积法则对优化后的横向止挡橡胶弹性体疲劳强度进行分析。仿真结果表明,优化后的横向止挡完全满足使用要求;试验结果表明,优化后的横向止挡刚度性能和抗疲劳性均满足使用要求。

时速400 km高速列车通过隧道诱发车体横向振动的气动机制研究

为研究列车以更高速度通过双线隧道时,由于列车和隧道形成的几何空间为非对称空间,列车两侧空气非对称流动,隧道内复杂的压力环境作用至车体两侧和列车尾涡引起的车厢两侧压力变化、列车车体表面压力波动与气动力相互关系和车体振动频谱特征,采用三维非定常可压缩流动N-S方程和IDDES湍流模型,建立时速400 km高速列车1∶1的8节编组空气动力学仿真模型,使用重叠网格技术模拟列车与隧道之间的相对运动方法。研究结果表明:1)隧道内行驶的列车在隧道压力波作用下会使车厢两侧出现压差和侧向力幅值的大范围变化,且变化程度由头车向尾车逐渐增大;2)列车在隧道内运行时的尾流区存在1对反向涡旋;3)尾车明线段涡脱落主频率为2.002 Hz,隧道内运行时,涡脱落频率为3.003 Hz;4)列车在明线或隧道内运行,车体气动侧向力和摇头力矩引起的车体振动频率为2.002 Hz。

融合RCM、PHM和数据挖掘的城市轨道交通车辆维护决策技术研究

提出了一种用于轨道交通车辆系统维修决策的RCM(以可靠性为中心的维修)可靠性评估的新方法。针对轨道交通车辆系统故障机理复杂,影响因素冗多,提出基于RCM、PHM(故障预测与健康管理)和数据挖掘算法相融合的方法来构建系统的维护决策模型。与传统方法的区别在于,该方法能够更精准地定义维护模型,并获得系统的最优维护间隔,计算效率高,适用于复杂状态系统的可靠性计算。该方法可有效降低传统RCM的维护不足现象,降低运维成本,具有一定的推广应用价值。

城际轨道交通动车组一系钢弹簧断裂故障问题研究

一系钢弹簧是动车组重要的承载和减振部件,其故障问题主要集中在断裂和磨损上。目前对于钢弹簧断裂故障的分析大多基于仿真和材料学分析方法,而未对其异常受力根源进行深入研究。从振动响应角度对某动车组一系钢弹簧疲劳断裂故障问题进行深入分析,综合理化分析、振动模态测试以及车轮状态调查,找到钢弹簧失效的根本原因,即车轮存在多边形,且其产生的强迫振动导致钢弹簧发生接触性疲劳断裂。通过车轮镟修,解决了钢弹簧断裂故障问题。

基于牵引计算的储能式轨道交通列车牵引负载特性与模型技术研究

阐述了储能式轨道交通列车的牵引计算数学模型,对列车牵引负载特性进行了分析。通过构建列车牵引负载仿真模型得到了列车运行工况曲线,为列车的正向设计提供了参考依据。

全自动新型市域快速轨道交通车辆的制动性能研究

研究了全自动新型市域快速轨道交通车辆的制动性能。根据牵引电机的特性曲线合理设计出减速度曲线及各级制动力对应的减速度值,详细介绍了制动各级位下电制动力和空气制动力的分配策略,且验证了纯空气制动时,任何工况下制动盘和闸片的热负荷能力。

虚拟轨道列车轮区隔声方案设计及效果评估

为了降低虚拟轨道列车的车内噪声,提高乘坐的舒适性,设计了列车轮区组合隔声方案,并结合试验与仿真的结果研究其降噪效果。针对虚拟轨道列车轮区噪声源分布特点,将轮区划分为若干区域,综合考虑各区域的空间布置限制、结构隔声性能和轻量化,设计了不同区域下的组合隔声方案。利用混响室-混响室方法对设计的隔声样件进行隔声特性测试。基于统计能量法,建立了列车车内噪声预测模型,并结合实际线路上的运行工况和测试结果,预测了采用轮区隔声方案的车内噪声值,最后根据设定的噪声目标限值对隔声方案的降噪效果进行评估。计算结果表明:轮区板件采用设计的组合隔声方案时,车内最大噪声声压级为1车客室后的67.5 dB(A),最小噪声声压级为后风挡处的65.1 dB(A)。列车车内各位置的噪声声压级均小于设计的目标限值(69.0 dB(A)),满足设计要求。

轨道交通列车蓄电池振动试验夹具验证

蓄电池所用夹具的性能良好可避免蓄电池振动试验出现过试验或欠试验现象,从而保证蓄电池振动试验质量。基于振动试验夹具的功能与类型分析了夹具的技术特点及要求,从固有频率与共振频率、衰减系数与相对阻尼系数、模态试验分析、振动台实测等4个方面,探讨分析了夹具测试验证方法。通过有限元仿真计算与振动台试验实测,对轨道交通列车蓄电池振动试验用夹具进行测试,验证了夹具的功能特性。仿真分析和试验实测得到的模态频率相接近,验证了有限元分析的正确性。

轨道交通车辆被动安全防护标准体系设计准则与方法研究

为研究列车车辆被动安全防护设计准则与方法,基于不同国家列车车辆标准体系的规则,寻求不同标准体系中相互对应的联系,以我国动车组耐撞性要求和验证规范为落脚点,根据列车车辆的结构设计、耐撞性能模拟、司乘人员安全需求来阐述列车相关系统的设计方向和内在联系,最终把握被动安全防护的发展方向,为后续相应的车辆设计提供理论依据.

轨道交通车辆阻尼涂料对总挥发性有机化合物的吸附与脱附作用分析

为提高轨道交通车辆的车内空气质量,以客车常用的阻尼涂料和腻子湿料为试样,进行吸附效应试验和脱附效应试验,实时监测并记录环境测试舱内的TVOC(总挥发性有机化合物)质量浓度,分析阻尼涂料对环境舱中TVOC的吸附效应,研究吸附后的阻尼涂料在不同通风量和温度下对TVOC的脱附效果。研究结果表明:阻尼涂料对TVOC具有较强的吸附效应;在对吸附TVOC后的阻尼涂料进行脱附时,通风量越大、脱附温度越高脱附效果越好。

轨道交通车辆扶手吊碎裂问题分析及优化方案

针对某型轨道交通车辆扶手吊碎裂问题,跟踪调查维修车辆的扶手吊碎裂售后反馈信息发现,质保期内发生碎裂的扶手吊数量较多,且碎裂发生的区域基本一致,由此初步判断,扶手吊碎裂源于设计缺陷。通过对扶手吊强度及工艺等进行研究与分析发现,扶手吊碎裂由自身结构不合理、加工工艺不完善及装配紧固力矩控制不到位等多种因素导致。根据分析结果,针对产品结构和工艺提出优化方案,并对优化后的样件进行了试验验证。试验结果表明,优化后的扶手吊碎裂问题得到明显改善。

基于新型复合材料的城市轨道交通车辆地板降噪研究

通过分析城市轨道车辆车内噪声产生原因和地板降噪结构,以新型复合材料着手进行研究,以提高地板本身的吸音降噪性能为目标,设计了3种应用新型复合材料的地板结构.依据GB/T19889.3隔声测试标准,对不同材质及结构的地板样块进行了测试,并对不同复合材料的地板隔声量进行对比分析,验证了不同材料及结构的地板隔声降噪性能,为城市轨道交通车辆的降噪设计提供了参考.

城市轨道车辆轨旁智能运维技术研究

针对当前城市轨道交通车辆运维中存在的维修周期长、成本高、质量低、存在过度修和欠修等问题,开展轨旁智能运维技术的研究与应用。轨旁智能运维基于AI(人工智能)、大数据、物联网、云计算等新兴技术,为实现城市轨道交通车辆智能运维提供了技术上的可行性。深入讨论了轨旁智能运维技术面临的核心挑战,基于AI中台创造性地提出了以数据为驱动、以用户体验为宗旨,打造全寿命周期、全价值链的数据业务链路的新型轨旁智能运维技术。该技术以车辆轨旁运维设备全寿命周期检修综合成本为目标,通过建立轨旁运维模型,实现车辆轨旁运维的状态修和计划预防修,有效降低了车辆运维成本,实现了车辆服务模式的创新。

160 km/h动车组整体侧墙固有应变法有限元模拟

文中主要对侧墙整体低应力、小变形焊接工艺进行研究,采用激光焊完成焊接工艺试验,并基于有限元软件ABAQUS平台,运用固有应变法对整体侧墙焊缝和热影响区横向、纵向固有应变进行计算、加载,实现对侧墙焊后残余应力与变形的大小、分布进行分析,优化约束条件,为实际焊接生产中降低焊后残余应力和控制变形提供理论依据,实现车体侧墙蒙皮骨架的低应力、小变形焊接。研究结果表明:通过侧墙整体固有应变模拟结果,发现残余应力主要集中在焊缝及横梁、立柱交汇处,远离焊缝区域残余应力较小;由于长度方向残余应力的收缩作用导致侧墙两端向中间收缩变形呈“马鞍”形,最大变形量约为47 mm,通过施加不同约束,变形得到有效控制。