基于抗蛇行减振器动态模型的高速列车曲线通过性能研究

为解决传统油压减振器模型不能反映其动态特性对高速列车动力学性能影响的问题,运用Simulink仿真软件建立了一种包含压力缸、常通孔、储油缸、回油阀、卸荷阀的抗蛇行减振器动态模型。结合动力学仿真软件SIMPACK,分析了时速350 km/h动车组曲线通过性能。结果表明:相比传统分段线性模型,采用抗蛇行减振器动态模型计算的阻尼力涵盖了黏性阻尼力和油液被压缩产生的回复力,仿真计算的示功图与试验结果吻合良好,能够准确描述抗蛇行减振器动态行为过程。动力学联合仿真结果表明:增大曲线外轨超高度和曲线半径均能有效提高列车在曲线上的蛇行失稳临界速度;列车运行速度一旦超过曲线路段所对应的临界速度,其脱轨系数、倾覆系数和磨耗指数均会急剧增大,严重影响行车安全;时速350 km/h动车组的蛇行失稳临界速度在半径分别为3 000、5 000、7 000 m的曲线上分别为220～260 km/h、280～340 km/h、335～400 km/h。     

动车组动力学性能与一系垂向减振器参数关系研究

以我国某高速动车组为例,基于动力软件SIMPACK建立了计算机模型,选择一系垂向阻尼器的橡胶节点刚度和垂向阻尼为变量,进一步分析它对该动车组稳定性、平稳性以及安全性的影响。仿真结果表明:一系垂向减振器橡胶节点刚度对车辆稳定性影响不明显,而随着一系垂向阻尼的增加,临界速度有所增加;当节点刚度大于5 MN/m时,刚度对车辆平稳性影响较小;随着一系垂向减振器阻尼增加,平稳性有轻微改善;一系垂向减振器橡胶节点刚度及垂向阻尼系数对车辆安全性影响整体都不是很大。     

抗蛇行减振器功率特性研究

为了研究活塞运行速度、温度、低(常)温持续动作减振器温升对抗蛇行减振器的功率及动态特性的影响,对国内现役抗蛇行减振器进行试验分析。试验结果表明:低温时(低于-10℃),抗蛇行减振器功率随温度的变化较大,高温时,抗蛇行减振器功率随温度的变化不大;减振器活塞低速运行时,温度变化对动态阻尼影响较大;减振器活塞高速运行时,温度变化对相位角影响较大;减振器持续温升对低温时的减振器性能影响较大,温升对常温时的减振器性能影响不显著。     

高速动车组抗蛇行减振器的故障分析与识别

高速动车组在运行时,其运行平稳性与抗蛇行减振器工作状态息息相关。分析了不同程度的抗蛇行减振器故障和多组抗蛇行减振器故障组合影响下,运用车辆系统动力学和广义共振理论,仿真车辆运行状态。基于抗蛇行减振器故障后的剩余阻尼力大小,分析了故障情况下车辆、车体及构架的振动性能和动力学指标,找到容易引发车辆共振的故障状态及危机车辆平稳性的抗蛇行减振器故障程度。给出了可以判别抗蛇行减振器故障及组合故障情况的故障识别方法,以便尽早甄别并排除抗蛇行减振器故障。分析表明:该识别方法是可行的。     

抗蛇行旋转减振器在地铁车辆上的应用研究

为了进一步提高现有中速地铁车辆的稳定性和节省低地板车辆的空间,解决由于结构剩余空间不足及车辆限界限制导致无法加装抗蛇行减振器的问题,提出一种适用于铁道车辆的抗蛇行旋转减振器。将传统旋转减振器隔板上的滑阀式阻尼阀系更改为成本低廉的阀片式阻尼阀系,便于通过增加或减少阀片数量调节阻尼阀以适用于铁道车辆的节流特性。相比于传统的铁道车辆筒式液压减振器,旋转减振器具有结构可靠、散热性能更好、安装空间小、安装灵活等优势。建立旋转减振器的数学模型,并与传统抗蛇行减振器的试验结果进行对比,验证旋转减振器模型的准确性;建立旋转减振器与地铁车辆动力学联合仿真模型,分析旋转减振器对车辆系统动力学性能的影响。仿真结果表明：旋转减振器能够代替抗蛇行减振器提供回转阻尼,使中速地铁车辆具有更好的稳定性和平稳性,同时满足曲线通过的要求。     

阻尼调节阀预紧力对液压减振器特性影响的试验研究

分析不同阻尼调节阀结构参数对液压减振器性能的影响,并以某型抗蛇行液压减振器为研究对象,在不改变液压减振器其他性能影响因素的基础上,通过试验研究阻尼调节阀的弹簧预紧力对液压减振器的性能影响。试验结果表明:阻尼调节阀弹簧预紧力仅影响阻尼调节阀开启后的液压减振器性能;开阀后拉伸动刚度随预紧力的增加而增加,压缩动刚度不受预紧力影响;拉伸及压缩阻尼系数均随弹簧预紧力增加而增加。     

高速列车减振器活塞预紧力对阻尼特性影响的研究

为探究动车组减振器检修过程中预紧力对试验结果的影响,以某型号抗蛇行油压减振器为研究对象,通过构建减振器活塞阻尼阀三维模型和流量力学模型,分别用ANSYS和MATLAB/Simulink软件联合仿真,改变预紧力参数得出阻尼阀流体力学变化及减振器阻尼特性曲线。结合减振器阻尼试验台对仿真结果进行论证,分析活塞阻尼阀预紧力对减振器阻尼影响。通过试验对比得出：在速度未达到阀口开启条件时,阻尼阀预紧力的变化不会对减振器的阻尼力值产生影响;仅当速度值达到阻尼阀开启条件时,预紧力变化才会影响减振器的阻尼特性,拉伸和压缩阻尼力均随着阻尼阀预紧力的增加而增加。     

基于ADAMS/Hydraulics的减振器设计与特性仿真研究

为深入研究高速列车车辆减振器的性能,更好地改善高速列车的舒适度,建立了高速列车电液比例阀式减振器的数学模型,并通过ADAMS软件的Hydraulics模块对该减振器进行动力学仿真,得出减振器的示功图以及阻尼随速度变化的特性曲线.仿真结果表明:此减振器的阻尼力与阻尼口的开口大小及振动频率有关,同时其可以连续变化,能够满足...     

铁路油压减振器的高速特性研究

列车运行的平稳性是列车提速的一个重要因素。为了研制阻尼性能符合我国高速列车运行需要的油压减振器,利用自主设计的减振器在线检测系统,测试高速列车在实际运行中油压减振器的阻尼参数和运动参数。对在线检测用油压减振器建立三维模型,在ANSYS CFX里利用动网格技术仿真计算得到了减振器的高速阻尼性能曲线。通过在线实验结果与仿真分析结果对比,证明计算结果正确合理,为减振器的阻尼特性优化设计提供了指导和参考依据。     

SMA-MR材料减振器温度力学特性研究

本文以某型号飞行器用减振器性能研究为背景,设计了一种由NiTi合金丝经卷簧编织、冷冲压成型、后处理得到的新型记忆合金金属橡胶(SMA-MR)阻尼减振器。通过对SMA-MR减振器进行理论和试验研究,分析其在不同温度下的等效刚度与能量耗散系数的变化情况,研究SMA-MR减振器的力学特性随温度变化的规律,利用试验结果,分析等效刚度、能量耗散系数与温度的关系。研究结果表明SMA-MR减振器的力学特性受温度影响呈现一定的规律性,分析结果为SMA-MR减振器的设计及特种环境下的减振应用提供理论依据与数据参考。     

基于磁流变阻尼器的前起落架摆振半主动最优控制

采用线性二次型(LQR)最优控制策略对由磁流变(MR)阻尼器构成的前起落架减摆器进行半主动控制,考虑其对机轮摆动角度、摆动角速度和侧向位移的影响。采用Spencer模型来表征磁流变阻尼器的动力学特性;建立了前起落架摆振的数学模型。分析了减摆器在不同摆角和摆动角速度时的稳定范围。对前起落架系统的振动响应和控制性能进行比较分析。仿真结果表明:在飞机滑跑速度范围内,半主动线性二次型最优控制作用于磁流变阻尼器中能有效地抑制前起落架摆振。     

风沙环境下偏航角对高速列车的冲蚀及气动性能的影响研究

为研究不同偏航角下风沙耦合作用(激励)对高速列车的气动性能和冲蚀特性的影响,基于空气动力学理论,采用Navier-Stokes方程、标准κ-ε湍流模型对气流进行连续化处理,应用DPM模型对沙粒进行离散化处理。模拟车速230 km/h、风速30 m/s条件下,0°偏航角、45°偏航角和90°偏航角3种工况下,列车的气动特性、冲蚀特性以及侧力系数、阻力系数的变化规律,采用欧拉-拉格朗日方法分别进行求解。研究结果表明:随着偏航角的增大,正压区域逐渐向侧面扩大,涡流也逐渐增大,阻力系数减小,侧力系数逐渐增大;90°偏航角有沙侧力系数是0°偏航角有沙的250倍,90°偏航角无沙侧力系数是0°偏航角无沙的142倍;冲蚀面积由头部向侧面转移且增加,冲蚀率增加。     

基于卷积神经网络的高速列车抗蛇行减振器故障诊断

由于抗蛇行减振器在服役过程中发生故障会严重威胁到列车的运行安全，提出一种基于卷积神经网络的抗蛇行减振器故障诊断方法。采集的阻尼力信号通过短时傅里叶变换得到时频图谱，并将其划分为训练集和测试集；然后将训练集输入卷积神经网络模型中，进行训练样本信号的特征提取工作，通过前向传播和反向传播方式得到卷积神经网络的具体模型，并通过多次迭代更新网络参数；最后，将训练好的模型用于测试集，获得蛇行减振器故障诊断的准确率。为了验证模型的有效性，选用正常状态、启动不良和锯齿波故障数据作为实验验证，结果表明：该方法不仅避免了传统诊断方法需要人工提取特征带来的问题，且具有较好的诊断效果。     

铁路敞车中梁SMA590W-M钢的焊接

铁路敞车中梁（帽儿钢）是铁路运输货车的主要关键构件，原本由牌号为09V的低强度钢制造。随着铁路车速由100km／h提高到200km／h，铁路车辆原使用的钢材已不能满足使用要求，为了适应铁路大提速的需要，铁路有关部门积极寻找新的具有更高强度和韧性的替代材料。主要阐述了新型的高强度耐候钢SMA590W-M（暂定名）生产铁路敞车中梁（帽儿钢）所进行的焊接工艺试验和车间特定胎架生产帽儿钢的焊接工艺措施。     

车轮扁疤对轮轨冲击的影响分析

为探究列车车轮旧扁疤对轮轨冲击的影响规律,建立了考虑柔性轮对的高速动车刚柔耦合模型和有限元扁疤损伤接触模型。分析了不同位置分布的单或双扁疤对轮轨冲击的影响,以避免车辆运行状态下发生跳轨冲击,保证运营安全,并为高速动车组安全运行时车轮损伤限值确定提供依据。分析结果表明:旧单扁疤产生的轮轨垂向冲击力随车速的增大先增大后减小,在100 km/h处达到峰值;速度为100~200 km/h时,当双扁疤间隔70°以下时,第一旧扁疤对第二旧扁疤有增益作用,当间隔70°以上时,增益明显减少,可视作独立扁疤;当车轮存在长度为30 mm的双扁疤时,车轮发生跳轨后最大冲击应力可以达到1059 MPa。     

Velocity effect analysis of dynamic magnetization in high speed magnetic flux leakage inspection

The investigation described in this paper focuses on the velocity effect of dynamic magnetization and magnetic hysteresis due to rapid relative motion between magnetizer and measured specimens in high-speed magnetic flux leakage (MFL) inspection. Magnetization intensity and permeability of ferromagnetic materials along with the duration of dynamic magnetization process were analyzed. Alteration of the intensity and distribution of magnetic field leakage caused by permeability of specimen were investigated via theoretical analysis and finite-element method (FEM) combined with the actual high-speed MFL test. Following this, a specially designed experimental platform, in which motion velocity is within the range of 5 m/s–55 m/s, was employed to verify the velocity effect and probability of a high-speed MFL test. Preliminary results indicate that the MFL technique can achieve effective defect inspection at high speeds with the maximum inspection speed of about 200 km/h being verified under laboratory conditions.     

基于对置活塞发动机的液压混合动力系统仿真研究

基于对置活塞二冲程(OP2S)发动机独特的结构特点,新型液压混合动力系统将OP2S发动机与液压泵集成在一起,取消了传统液压混合动力车辆的动力分流机构,驱动过程中根据不同的行驶工况同时或分时输出机械能或液压能来驱动车辆,在液压混合动力车辆上具有独特的应用优势。运用AMESim仿真软件搭建系统仿真模型进行了能量管理策略的仿真分析。研究结果表明:在一个NEDC循环工况内,新型混合动力车辆可以实现驾驶员对车速的控制要求,并在车辆减速制动时回收制动能用于车辆的再次启动加速,为同时兼顾车辆制动能回收与燃油经济性的优化目标,最优切换车速点为25 km/h。     

基于前置并联式结构的液压混合动力节能特性研究

传统后置式并联液压混合动力车辆中二次元件在运行时会出现长时间超速或低速工况。为尽可能提高车辆燃油经济性,同时使二次元件尽可能工作在高效区间,提出将转矩耦合器置于发动机与变速器之间,并称此种结构为前置并联结构。其特点是液压混合动力系统通过变速器调速增扭后,再将动力传递至驱动桥。通过建立液压混合动力汽车的仿真模型,对车辆发动机做功、油耗、起步加速性能等进行对比分析,并进行了实验车验证。结果表明:前置并联混合动力结构能量回收再利用率高,节能效果明显;该结构可以有效提升车辆的动力性能和爬坡性能。