基于LabVIEW逐点分析库的火车车轮状态实时检测系统

利用LabVIEW8.20的逐点分析数据库,搭建了火车车轮状态实时检测系统,实现了在火车正常运行情况下车轮状态的自动快速检测。仿真实验结果表明,检测结果精确快速,具有较高的实用价值。     

光学式列车车轮擦伤检测系统设计

车轮作为火车的关键部件,其质量状况的好坏直接影响到行车安全。目前,国内车辆主要在低速情况下检测列车车轮擦伤情况,针对只能在低速情况下检测车轮擦伤的缺点,提出一种适用于中高车速的高精度光学式列车车轮擦伤检测系统。首先,介绍了光学式擦伤检测原理,然后,以TMS320F2812为主控芯片设计了光学式列车车轮擦伤采集计算系统,最后,基于Visual Studio 6.0设计了人机交互系统。实验结果表明,光学式列车车轮擦伤检测系统能够实现对列车车轮擦伤数据的检测,具有可靠性高、精度高、效率高、人机界面友好等特点。     

火车轮踏面在役自动检测技术研究

较全面地分析了国内外在火车轮检测方面的研究现状。在此基础上 ,提出了火车轮踏面的在役自动检测技术 ,并研制出相应的原型系统 ,同时给出了实验结果 ,为火车轮踏面的在役自动检测提供了一条崭新思路。     

火车轮踏面在役自动检测技术研究

较全面地分析了国内外在火车轮检测方面的研究现状。在此基础上,提出了火车轮踏面的在役自动检测技术,并研制出相应的原型系统,同时给出了实验结果,为火车轮踏面的在役自动检测提供了一条崭新思路。     

数控加工中心双刀库自动换刀的控制方法与实现

马钢是我国重要的火车车轮、轮箍生产基地.为满足火车重载、高速的要求,该公司2006年从德国引进了一条车轮加工生产线.该生产线由12台数控加工中心及辅助设备组成.     

闸瓦磨耗的图像检测方法

本文研究了火车运行过程中获得的闸瓦图像的识别、磨耗的自动检测方法。根据图像中车轮踏面与闸瓦之间存在弧形缝隙的特征，提出了闸瓦磨耗的图像检测方法。实验结果证明，该方法识别率高、鲁棒性好、检测精度高、执行速度快，能够满足实际检测要求。     

随动式火车轮自动在线检测系统的传感器设计

本文提出了一种新型的随动式火车轮自动在线检测系统,为火车轮的故障诊断提供了一条崭新思路,文中着重介绍了原理性样机中的传感器设计、包括其结构形式、工作原理及物理参数。     

基于振动与图像检测的车轮踏面擦伤检测系统设计

为了解决现有检测系统存在的稳定性不足、检测精准度偏低的问题,本文结合振动与图像检测过程,设计了新的车轮踏面擦伤检测系统.因车轮对钢轨的冲击速度与车轮直径呈负相关、与擦伤长度和行驶速度呈正相关,则可计算轮对在不同行驶速度下对钢轨的冲击速度,并撞击速度与临界速度的关系求得车轮踏面擦伤深度.利用线性激光光源投影踏面表面,把入...     

双CCD轮对图像测量系统研究

从实际出发,考虑了火车轮对的检测是火车提速的瓶颈,现实检测自动化程度低,提出了利用图像处理技术和模式识别技术来检测轮对的方法.采用双CCD测量方法,解决了大视场测量问题的难度,降低了检测成本,提高了测量精度.本文从测量原理、标定方法和误差分析具体阐述了双CCD轮对测量系统.     

生产现场数据分析与刀具耐用度模型的建立

选择适当的刀具材料和合理的加工条件，是双轴数控立式车床实现火车车轮经济高效加工的关键之一，首要问题是建立加工条件下的刀具耐用度模型。本文根据车轮生产现场实际情况，首先提出一种多次端面快速刀具耐用度试验方法，通过适当安排试验因子和利用最小二乘法原理，推导出一系列数据处理公式；然后利用生产现场采集与处理数据，建立了多种涂层硬质合金加工火车车轮的刀具耐用度模型。最后，根据试验建立的刀具耐用度模型，对几种进口的涂层硬质合金刀具和两种国产硬质合金刀具的切削性能进行了比较。试验结果证明该方法具有贴合实际、准确可靠、经济实用、不影响生产等特点，为合理选择刀具和优化加工用量提供了理论依据。     

基于卡尔曼滤波的轮对速度估计及仿真

高速列车在制动防滑过程中,由于轮轨蠕滑率很小,采用传统的速度测量和估计方法难以获得轮对速度的快速动态变化,为此建立了车辆系统离散状态方程,采用卡尔曼滤波的方法对轮对速度进行估计,并根据车轮速度和轮对减速度随着轨面条件的变化,实时修正协方差矩阵,以保证估计的稳定性和准确性。通过几种估计方法的对比分析结果表明,在轮对速度发生突变时,平均值估算法将严重偏离实际值。受轨面条件的影响,最大值估算法存在较大的波动,不适合应用于防滑过程中轮对速度的估计。卡尔曼估计法在各种条件下具有有效性和准确性。     

不同地铁车轮结构几何参数下踏面制动热负荷分析

针对频繁踏面制动产生的热负荷易导致地铁车轮损伤失效的问题,从制动热负荷分析的角度研究车轮设计.采用有限元法建立地铁车轮的踏面制动热负荷分析的数值模型,分析闸瓦宽度、轮辋厚度和辐板形式等结构参数对车轮的三维瞬态温度场及热应力场的影响,提出基于较小制动热负荷的车轮结构几何参数设计建议.     

Effects of apparent image velocity and complexity on the dynamic visual field using a high-speed train driving simulator

Train driving is a highly visual task. The visual capabilities of the train driver affects driving safety and driving performance. Understanding the effects of train speed and background image complexity on the visual behavior of the high-speed train driver is essential for optimizing performance and safety. This study investigated the role of the apparent image velocity and complexity on the dynamic visual field of drivers. Participants in a repeated-measures experiment drove a train at nine different speeds in a state-of-the-art high-speed train simulator. Eye movement analysis indicated that the effect of image velocity on the dynamic visual field of high-speed train driver was significant while image complexity had no effect on it. The fixation range was increasingly concentrated on the middle of the track as the speed increased, meanwhile there was a logarithmic decline in fixation range for areas surrounding the track. The extent of the visual search field decreased gradually, both vertically and horizontally, as the speed of train increased, and the rate of decrease was more rapid in the vertical direction. A model is proposed that predicts the extent of this tunnel vision phenomenon as a function of the train speed.Relevance to industryThis finding can be used as a basis for the design of high-speed railway system and as a foundation for improving the operational procedures of high-speed train driver for safety.     

高速铁路运行控制与动态调度一体化的现状与展望

高速铁路运行控制系统是高速铁路的大脑和神经系统, 对列车的安全和高效运行至关重要. 随着我国高铁里程数和客运量的快速增加, 现有的控制手段和调度方法在快速、有效解决列车运行过程中出现的突发事件(比如电力故障、突发地震、山体滑坡、异物侵限等)方面尚有一定差距. 目前列车运行控制与调度采用分层架构, 突发情况下主要依赖调度员和司机的人工经验进行应急处置, 列车晚点时间较长, 旅客满意度不高. 因此, 如何针对高速列车运行过程中可能出现的突发事件, 提升其应急处置能力, 成为保障高铁安全高效运营的一大难题. 本文围绕高铁运行控制与动态调度一体化这一前沿研究热点, 对现有运行控制和动态调度的发展现状进行梳理, 在此基础上给出一体化的基本架构, 明确其基本内涵, 最后提出了未来的主要研究方向.     

传感器在轮对参数检测系统中的应用

介绍了开发轮对检测系统的传感器选择和使用,重点分析了光栅和电涡流用于几个关键参数的测量和传感器的控制技术。使用数值插值得到轮廓曲线,应用图像直方图和梯度分割方法寻找车轮踏面的擦伤和剥离区域。另外还介绍了用C 语言和MATLAB实现的软件的特点。     

火车制动防滑控制的滑模变结构控制方法研究

采用传统的滑模变结构控制方法设计的火车制动防滑控制系统动态性能较差且由于系统的非线性会造成系统产生高频率抖振的控制信号.为此采用改进指数趋近律法对传统的滑模变结构控制方法进行改进.首先构建车轮制动时相应的数学模型,然后对传统的防滑系统滑模变结构控制器进行设计,接着对传统的防滑系统滑模变结构控制器进行改进.分别应用Simulink对传统的车轮制动防滑系统和改进的车轮制动防滑系统进行仿真与分析研究.通过对比仿真结果发现应用改进的滑模变结构控制方法设计的高速列车制动防滑系统有更好的动态性能,并且消除了抖振现象,加快了系统响应速度.     

高速列车多目标约束横向半主动控制算法研究

传统的高速列车横向半主动控制研究,主要以提高车体横向运行平稳性为目的;但车体与各部件之间通过二系悬挂与一系悬挂连接传递相互耦合振动作用,因此半主动控制在改善车体横向平稳性的同时,将导致构架横向振动和轮轨横向作用加剧,从而使得列车脱轨系数增大,列车运行安全性能变差;针对这一问题,提出在虚拟惯性阻尼半主动控制和脱轨安全半主动控制的基础上,设计两个控制回路的多目标约束下的混合半主动控制算法,在实现列车横向半主动控制提高平稳性的同时,控制脱轨系数的恶化,从而同时提高列车平稳性和脱轨安全性能;并利用Simpack建立了某型高速列车多刚体动力学模型,联合Matlab/Simulink建立了联合仿真分析系统对车体横向半主动控制进行研究;结果表明:采用多目标约束半主动控制算法后,车体横向振动加速度峰值和均方根值分别降低了36%和34%,平稳性改善了15%,脱轨系数减小了17%;可见采用多目标约束半主动控制算法不仅能够有效抑制车体横向振动,改善列车运行平稳性,而且还能减小列车脱轨系数,提高列车运行安全性。     

基于仿真与实测的列车远场气动噪声分析

随着高速列车气动噪声诱发的铁路沿线噪声污染问题变得日益明显,需对高速铁路诱发的远场噪声特性进行研究。基于Lighthill声学理论,应用LES大涡模拟和FW-H声学模型对高速列车整车的气动噪声进行数值模拟,实测高速列车以300 km/h运行时的通过噪声,将仿真与实测进行对比分析。高速列车诱发的远场气动噪声是宽频带噪声,能量主要集中在200~1500 Hz的中低频带范围内。实测与仿真的噪声声压级频谱分析具有相似的变化趋势,但声压级数值不同;由于实测噪声数据不仅包括气动噪声,还包括轮轨、集电系统噪声等,所以实测数据普遍大于仿真结果。通过对比分析验证了仿真结果的科学性,为数值模拟方法研究高速列车气动噪声问题提供了科学依据。     

基于蚁群优化算法的高速列车运行调整研究

高速列车在运行过程中不可避免地会受到各种各样因素的影响,导致大量的高速列车出现晚点状况,影响高速列车的运行效率。为了保证所有的高速列车能够按照正点运行,对蚁群算法进行改进,引入混沌序列,优化蚂蚁的选路策略,建立以加权后列车总晚点时间最少为目标的高速列车运行调整模型,并且按照相应的约束条件对高速列车运行调整模型进行求解,实现对晚点高速列车运行图的快速调整。最后,通过比较算例得出,该算法能够有效解决高速列车运行调整问题。     

轻轨线路曲线半径对车轮磨耗的影响

为分析线路曲线半径对轻轨列车车轮磨耗的影响,以长春市轻轨3号线70％低地板轻轨列车车轮为研究对象,建立独立旋转轮对的轻轨车辆-轨道耦合动力学计算模型、轮轨接触模型和Archard材料磨耗模型,对轻轨列车车轮磨耗进行仿真分析.计算结果表明:轻轨列车通过半径为50 m的曲线时,圆曲线上的车轮磨耗比缓和曲线更严重,整体轮对比独立轮对磨耗更严重;曲线半径大于150 m时,内、外侧车轮磨耗随着曲线半径增大而减小,并且在曲线半径相同的条件下,独立轮对各车轮磨耗量均比整体轮对各车轮磨耗量约大2 ～3 mm;随着列车行驶里程的增加,车轮磨耗率有先增大后减小的变化趋势,即可以将车轮磨耗分为快速磨耗和稳定磨耗2个阶段.轻轨车辆外侧车轮的磨耗率大于内侧车轮,说明车轮磨耗主要发生在外侧车轮.