考虑数据不平衡的轨道交通装备液压系统内泵泄漏智能诊断方法研究

针对液压系统内泵泄漏诊断的数据集不平衡问题,提出了一种两阶段处理方法,使用变分编码器对少数类样本进行合成,将少数类故障样本补全到和正常样本一致。再使用焦点损失对故障分类模型进行训练,增强分类器对难分类样本的诊断能力。所提出方法经过消融实验验证,能够有效处理不平衡数据集。

轨道交通车辆独立安全评估组织的架构及人员资质研究

轨道交通行业一直秉承"安全第一,预防为主"的行业准则,随着我国的铁路交通进入了新时代,特别是高铁产业迅猛发展,对产品的可靠性和安全性提出了更高要求.铁路运营企业逐步要求车辆在上线运营前开展独立安全评估,由于国内独立安全评估机构评估员水平参差不齐,在评估过程中给轨道交通车辆制造企业带来了一些困扰.由于我国轨道交通车辆独立安全评估起步较晚,独立评估队伍人才建设方面的基础一直很薄弱,本文将介绍轨道车辆的独立安全评估组织的架构和人员资质相关方面的内容,为行业内人员资质管控和相关企业建立独立安全评估机构提供借鉴和参考.

轨道交通车辆独立安全评估方法的研究与应用

随着独立安全评估在轨道交通行业的不断推广和应用,轨道车辆系统的独立安全评估方法也日趋完善,本文作者总结自己在轨道交通车辆系统的评估经验,从独立安全评估相关标准出发,对独立安全评估的任务、评估策略和应用案例进行了详细介绍,并提出了综合运用"基于风险评估"和"符合性评估"的车辆系统的评估方法,结合轨道车辆系统特征,从全生命安全周期和车辆系统安全需求的思路出发,对车辆系统的典型安全相关功能(即安全完整性等级)和技术安全分析进行了案例说明,并最终通过应用案例对评估方法和思路进行了应用分析.

中国高速轨道交通空气动力学研究进展及发展思考

总结了中国高速轨道交通空气动力学研究进程的起步、积累、发展、深化、提升和引领等六个阶段。论述了提出的以列车空气动力学、列车/线桥隧空气动力学、车/风/沙/雨/雪环境空气动力学、弓网空气动力学、人体空气动力学为主要内容的高速轨道交通空气动力学研究进展。包括发现探明了相关的形成机理、激化过程、响应特性、影响规律、减缓途径、改善措施,提炼出了一套基础理论,突破了系列关键技术,以及全面的工程应用。解决了空气动力制约高速铁路发展、恶劣风环境影响行车安全等关键科学技术问题。介绍了高速轨道交通空气动力学专用实验平台群,包括动模型实验系统、交变气动压力下人体舒适性/车体刚度/气密性综合实验装置、风/沙/雨/雪气动实验平台群、视觉检测系统、在线实车实验系统、兼用风洞群、数值仿真平台。最后讨论了正在开展的研究和进一步发展的思考。

面向轨道交通课程的国际化教学模式探索——以高等流体力学课程为例

随着全球科学技术日新月异、人才竞争日益激烈,开设高质量研究生国际化教育课程、培养具有高素质的国际化综合型研究人才,已成为提升国家轨道交通综合科研实力的必然趋势。该文以轨道交通专业课程高等流体力学为例,对加强教学团队建设、丰富教学内容、优化教学方法及完善考核机制等方面的课程改革措施进行详细介绍,为轨道交通相关专业的国际化课程教学模式探索提供借鉴。

轨道车辆独立安全评估综述

轨道车辆的安全问题一直是广大民众关注的民生问题,轨道车辆安全评估也一直被我们行业列为重中之重,轨道交通行业一直秉承“安全第一,预防为主”的行业准则,车辆的独立安全评估是在制造商第一方完成安全评估的基础上,以相对独立的第三方进行的更进一步的安全评估,确保每一个环节不会出现质量安全问题,确保车辆安全风险可控。

铁路超限货车曲线通过时车货位姿解算与安全评估研究

大型变压器与发电机定子等超限装备的铁路安全运输,是确保国家输电重点工程建设顺利实施的重要保障.针对超限货物装载边界与转向架之间的安全干涉空间计算校核,传统动力学仿真存在建模过程复杂、计算效率低等问题,本文提出一种基于多级底架点-弦几何表征的超限货车曲线通过安全空间评估方法;建立了以曲线半径等线路参数、小/中/大底架心盘间距等车辆参数为输入的转向架-货物界面安全空间距离的理论解析模型,并分别通过动力学仿真进行了验证,不同导向方式下15种不同半径曲线通过的允许安全货物装载长度误差在3.68 mm以内、相对误差低于0.028%.本文提出的车货位姿解算评估方法,能准确高效地计算超限车辆运行过程中货物与转向架的安全干涉空间,可为铁路超限专列的安全开行提供科学计算依据.

轨道车辆制动软管力学性能试验研究

制动软管是轨道车辆空气制动系统的重要组成部件,起到传递和存储制动风压的重要作用,其工作性能直接影响轨道车辆的制动安全.为此,本文针对地铁车辆典型软管结构开展了涵盖拉伸与弯曲力学性能的试验研究,通过对软管结构进行横向、纵向标准取样,对试样的初次断裂应力、二次断裂应力与拉伸伸长率等力学参数进行了对比分析;通过设计适用于不同尺寸规格的圆盘量具,测量并评估了不同规格软管在不同弯曲半径下的椭圆短径与外径变化率,确定了制动软管实车使用及扭转疲劳试验的最佳软管长度.研究成果为轨道车辆制动空气软管的设计选型和试验评估提供了科学依据和技术支撑.

兰新高铁典型过渡段区域列车气动性能及运行安全性分析

自2023年7月1日全路运行图大调整后,25T普速旅客列车大范围上兰新客专线,因此急需对普速旅客列车在兰新高铁的风限条件进行研究,在确保安全的前提下,尽量提升风限条件以降低行车调度指挥难度,避免频繁停轮。文章基于三维、非定常、不可压缩Realizable k-ε的尺度解析混合湍流模型探究了4车编组25T普速旅客列车通过K3017、K3018、K3030和K3038一共4处典型地段的气动载荷特性及流场特性,明确了4处过渡段线路上速度分布突变区域,分析了列车瞬态气动载荷的激化原因,基于构建的车辆系统动力学模型分析了25T普速旅客列车的倾覆系数与脱轨系数,进而明确了25T普速旅客列车通过兰新高铁典型防风设施过渡段时的临界风速曲线。列车运行速度分别为40 km/h、80 km/h、120 km/h和160 km/h时,所对应的临界风速值分别为45.4 m/s、41.6 m/s、39.1 m/s和34.9 m/s,较目前既有的兰新客专有挡风墙区段普速旅客列车遇大风天气行车限速的规定值有了较大的提升。

铝蜂窝异面压缩吸能特性实验评估

基于准静态实验与台车动态撞击实验,对不同规格铝蜂窝试件开展吸能能力特性评估;分析准静态与动态冲击条件下,各铝蜂窝的平台强度、比载荷、质量比吸能、体积比吸能与厚跨比的相关性,研究吸能特性与孔格疏密程度、蜂窝表观密度的关系。研究结果表明:该类蜂窝低速冲击较准静态压缩吸能能力提升约1.33倍;平台强度、比载荷、质量比吸能、体积比吸能均随厚跨比的增大呈幂次增大,幂次分别约为1.53,0.67,0.67,1.48;吸能能力随厚跨比的增大而提升,体积比吸能的增加较质量比吸能的增加更明显;所绘的蜂窝能量吸收图表征了实时平台应力与单位体积吸收能量的对应关系;曲线肩点反映了不同厚跨比蜂窝的最优吸能设计点,由系列蜂窝的肩点包迹线性方程表达式可反演设计出满足工程能量需求的蜂窝产品。

轨道车辆切削式吸能过程仿真

利用金属切削过程吸收能量的原理,在金属切削研究和轨道车辆吸能研究的交叉领域内,提出一种利用切屑生成过程进行吸能并用于轨道车辆被动安全的新型切削式吸能装置。根据非线性动态模拟理论,利用显式有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该切削式吸能装置的吸能过程进行三维仿真,得到该装置在撞击过程中能量吸收和切削力的时程曲线。研究结果表明:与现有吸能装置相比,切削式吸能装置可以在更短的时间内吸收撞击能量,而且吸能能力更强;切削式吸能装置具有更强的降低撞击力峰值的能力,而且撞击力到达第1个峰值的时间也有所延迟。

高速列车排障装置安全防护性能演化综述

随着高速铁路的大规模发展,列车运行安全性成为人们关注的焦点,排障装置作为高速列车安全保障技术的重要组成部分,其安全防护性能研究成为关键。本文首先回顾排障装置发展历程,对高速列车排障装置的结构演变及国内外相关要求和标准的变化进行分析,指出标准在动态场景负载指标和能量上限要求上有所缺失;其次从排障性能、耐撞性和除雪特性3个方面阐述高速列车排障装置安全防护性能的发展演化过程,提出雪体材料模型的构建对于除雪仿真研究至关重要,开展冲击试验、除雪试验是探究高速列车排障装置力学特性的重要手段;指出将排障、耐撞性和除雪特性进行一体化协同设计及进一步提升高速列车排障装置的综合防护性能是未来研究的重点。

安全带对列车驾驶员的碰撞损伤防护研究

针对轨道列车驾驶员的二次碰撞损伤问题,采用非线性显式动力学方法,分别对驾驶员无安全带约束、佩戴两点式腰带和三点式安全带下的列车撞击刚性墙进行数值模拟分析,分析比较驾驶员在这3种情况下身体多部位的损伤情况。研究结果表明:无安全带约束下的驾驶员最终脱离座椅,头部和胸部损伤满足标准要求,颈部损伤接近标准值,而下肢损伤超过了标准值;两点式腰带约束下驾驶员未脱离座椅,改善了颈部和下肢损伤,但加重了头部和胸部损伤,腹部受力超标;三点式安全带将驾驶员约束在座椅上,改善了头部、颈部、胸部损伤超过20%,将胫骨指数减小了63.2%,大腿骨力减小了90%。由计算结果可知,三点式安全带对列车驾驶员有更好的损伤防护作用。

基于列车运行安全的青藏铁路大风预测优化模型与算法

为减轻青藏铁路恶劣大风天气对列车行车安全的影响、对沿线风速进行准确地预测预报,运用时间序列法对格尔木-拉萨段16号测风站实测风速建立时序预测模型,并进行多步预测仿真计算.为提高时序预测模型精度,通过改进时间序列法建模流程,引进卡尔曼滤波智能算法,提出了2种适合于不同预测步长和精度的优化算法.预测实例表明:优化算法将时序模型的超前1步预测平均相对误差从4.89%降低为2.51%,超前5步预测平均相对误差从9.77%降低为5.62%,并明显改善了时序模型的预测延时现象.

轨道车辆车钩多元载荷识别与测量方法研究

提出一种温度自补偿组合电桥式的车钩多元载荷测量系统及解耦识别方法。首先,考虑纵向拉伸、点头、摇头弯曲作用下钩体对称面的应变特性,建立基于四钩面应变和、对称钩面应变差感知的纵向拉伸、横向摇头与垂向点头载荷识别理论模型;然后,通过在各钩面布置正交组合应变阵列并进行组桥设计,实现对各钩面的应变四则运算和日照差异导致的温度零漂自适应补偿,并通过温度补偿试验与常规功能桥路进行对比;最后,通过多向加载试验对车钩载荷识别系数进行标定,并对标定的理论模型进行耦合随机加载验证。研究结果表明:该车钩多元载荷测量方法可有效补偿温度漂移,三向载荷的识别精度在2 kN以内,可以满足现场实际工程应用需求。

城市轨道车辆吸能结构设计

为了实现车辆在碰撞事故中的被动安全保护,综合运用比吸能较高的方管、圆管及蜂窝铝等不同吸能元件,设计一种城轨车辆用可更换的两级吸能组合吸能结构,并运用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行25 km/h撞击速度下碰撞仿真分析。研究结果表明:吸能结构发生了有序可控的两级塑形变形,第一级为铝蜂窝压缩变形,其变形行程为151.1mm,撞击平台力约为154.8 kN,吸能量为24 kJ;第二级为方管叠缩和圆管挤压变形,变形行程约为307.6 mm,平台撞击力为732.5 kN,吸能量为190.2 kJ。为城轨车辆用吸能结构设计提供新思路。

蜂窝轴向压缩实验与仿真分析方法研究

基于蜂窝结构轴向压缩实验,在显式动力学有限元分析仿真平台,研究单元网格大小以及蜂窝封板连接的不同模拟方法对蜂窝结构轴向吸能特性的影响。研究结果表明:单元网格尺度由2 mm减小到0.5 mm时,蜂窝结构的变形模式与实验结果逐渐吻合,蜂窝结构的平台力、平台强度以及吸能量逐渐收敛,与实验结果相比最大误差分别从30%左右降至1%左右。封板连接方式对蜂窝吸能的平台力、平台力以及吸能量影响较小,对蜂窝结构的变形模式影响更加明显,结点耦合与接触固连方式下蜂窝变形模式相似,胶接方式更符合实际情况。

中国恶劣风环境下铁路安全行车研究进展

介绍我国铁路恶劣风环境下正在开展的铁路安全行车方面的研究以及进一步开展的研究,主要包括:风环境下铁路安全行车综合研究方法,如数值计算、风洞试验、在线实车试验、理论分析等;大风环境下列车空气动力特性规律,如列车空气阻力特性、空气升力特性、空气横向动力特性、列车交会空气压力波、风—车—路—局域地貌环境耦合列车空气动力特性等;风环境下列车临界运行速度,如风特性、空气动力、机械动力作用下车辆倾覆稳定性、特殊风环境下的列车临界运行速度;恶劣风环境下铁路安全行车措施,如实施限速(即对风速-路况-车外型与载重不同组合下的列车安全运行速度限值)或停轮,设计合理的列车外形,设置挡风墙,建立铁路大风监测预警与行车指挥系统等。

十字开槽爆破片超高压爆破实验与仿真研究

为了研究爆破片在瞬态超高压作用下的破裂形态和破裂压力等动态特性,设计了一种十字开槽爆破片,并通过实验和数值仿真相结合的方法进行了研究。首先,搭建了CO_(2)爆破试验平台对爆破片进行瞬态升压加载实验,得到了爆破片的破坏形态及破裂压力值;然后建立了基于Johnson-Cook损伤本构的十字开槽爆破片瞬态升压破裂失效的有限元模型,对破裂失效规律进行了分析。结果表明失效模式主要为十字中心破口,破裂形态、破裂压力和破裂时间与实验结果吻合良好,相对误差在6%以内;同时对十字开槽爆破片的有效厚度、槽深、槽宽等破裂压力的影响因素进行了仿真分析,得到破裂压力随有效厚度的增加而线性增大,随槽深的增加先下降后增大,随槽宽增加而成指数函数关系增大等规律。研究成果可为瞬态超高压力作用下的爆破片设计及工程应用提供参考。

轨道车辆大吨位组合式承载结构测力墙设计方法

耐冲击吸能列车已经成为世界各国轨道车辆被动安全防护技术的重要手段,轨道车辆碰撞试验是评估耐冲击吸能列车的重要方法。轨道车辆碰撞试验接触面大和撞击力大,现有的测力墙结构并不能满足测试需求。采用单因素法分析传感器间距d,传感器数量n和碰撞面板厚度h对整块式测力墙碰撞响应的影响,提出分块式和整块式面板组合的大吨位承载结构测力墙设计方法,并针对某地铁车端底架主吸能结构的测试要求,开展大吨位测力墙结构设计。通过台车碰撞试验,得到结构的撞击力大小及分布规律。试验与仿真结果趋势一致,相差不超过5%,满足轨道车辆碰撞试验大吨位撞击力测试的工程需要。