上海地铁统型车轮热机耦合有限元分析

为分析上海地铁统型车轮踏面制动时的热应力,建立上海地铁13号线车轮及上海地铁统型车轮的有限元模型,依据美国铁路协会(Association of American Railroads,AAR)S-660标准、欧洲的BS EN标准、国际铁路联盟UIC 510-5标准,模拟在踏面制动时这二种车轮在曲线、直线和道岔工况下的热机耦合应力场.结果表明,在踏面制动时,上海地铁13号线采用的直辐板车轮和上海地铁统型车轮的应力均满足标准要求,且后者性能优于前者.     

车轮滑行轮轨热接触耦合有限元分析

为研究轮轨接触温升和热应力规律,用有限元法分别建立锥型踏面车轮和磨耗型踏面车轮在60kg／m钢轨上滑行的三维热接触耦合模型．考虑温度场与结构场相互影响、相关材料参数随温度变化以及轮轨接触问题,对在一定速度下抱死滑行时轮轨温度场和应力场的热一结构直接耦合进行分析．结果表明磨耗型踏面车轮的接触斑面积大于锥型踏面车轮的接触斑面积,且前者接触斑趋近于圆形,后者接触斑为细长椭圆形;材料参数随温度的变化对轮轨温度场和应力场影响很大,不可忽略;温度场对应力场的影响很大,温度升高的趋势与应力升高的趋势相同;磨耗型踏面对轮轨的热损伤比锥型踏面小很多．     

机车车轮对流传热系数计算

对流传热系数的准确计算对研究机车车轮温度场和应力场及其疲劳寿命预测有重要意义.针对HXD2机车车轮踏面制动过程,建立车轮及其绕流流场计算模型,应用CFD方法通过仿真得到机车车轮在不同运行速度下的对流传热系数.结果表明:由于车轮自身旋转,车轮表面不同位置处的对流传热系数不同;车轮上半迎风面的对流传热系数较大,下半迎风面较小,且都大于背风面数值.计算结果为研究机车车轮对流传热、蠕滑和制动等传热过程提供参考.     

基于迭代重加权最小二乘直线拟合的车轮踏面动态检测基准定位方法

为保障车辆运行安全,需定期测量车轮踏面外形尺寸.目前车轮踏面尺寸主流检测方法为车轮侧面基准定位法,但蛇行运动基准倾斜、异物和光干扰等现场因素会导致其定位误差.对此,文章提出一种车轮踏面动态检测基准定位方法,其通过结构光标定位和中心线提取等算法提取点云数据后,结合踏面特征来分割内侧面基准特征点,再采用迭代重加权最小二乘直...     

基于LMM和NARNN的车轮踏面退化状态预测

作为列车的关键走行部件,车轮的退化状态对列车的安全具有重要影响。以车轮踏面磨耗量为研究对象,将历史车轮踏面磨耗数据作为输入,分别采用线性混合模型(LMM)和非线性自回归神经网络(NARNN)对车轮踏面磨耗进行建模。首先,对比不同随机效应的LMM,选择随机系数相关的LMM,进而预测车轮踏面磨耗量;其次,使用随机搜索算法优化NARNN中的参数。结果显示,基于LMM的踏面磨耗值的预测精度更高。     

基于视觉的列车车轮踏面擦伤定位方法

为了实现列车车轮踏面擦伤检测,建立了基于机器视觉的踏面擦伤动态检测系统.对该系统中踏面擦伤可疑图像区域定位技术进行了研究.首先,采用快速中值滤波算法平滑原始图像,然后采用基于Canny算法的踏面区域分割算法提取踏面区域,再根据踏面擦伤图像特征设计了基于踏面边缘线扫描搜索擦伤可疑区域的方法提取擦伤可疑图像区域.实验结果表...     

基于梯度提升决策树的车轮轮缘厚度磨耗预测

轮对在列车走行过程中起着导向、承受以及传递载荷的作用，其踏面及轮缘磨耗对地铁列车运行安全性和钢轨的寿命都将产生重要影响。根据地铁列车车轮磨耗机理，分析车轮尺寸数据特点，针对轮缘厚度这一型面参数，基于梯度提升决策树算法构建轮缘厚度磨耗预测模型。在该模型的基础上，任意选取某轮对数据进行验证分析，结果表明：基于梯度提升决策树的轮对磨耗预测模型具有较好的预测精度，可预测出1~6个月的轮缘厚度变化趋势范围，预测时间范围较长，可为地铁维保部门对轮对的维修方式由状态修转为预防修提供指导性建议。     

铁路车轮导纳分析

为控制铁路车轮的振动和噪声辐射,采用模态叠加法分析车轮频率响应,利用ANSYS建立车轮结构有限元模型,根据0～10 000 Hz的模态计算0～5 000 Hz内的频率响应,用Block Lanzos法计算50～5 000 Hz内车轮的固有频率和振型,分析车轮的固有模态和导纳特性.研究结果表明：车轮在名义接触点处受到不同方向激励时所得的导纳特性与车轮相应的模态有关;对于车轮不同接触点处的激励,在1 000 Hz以下频段,轮缘轴向激励引起的径向导纳大于踏面径向激励引起的径向导纳,在其他频段,踏面径向激励引起的径向导纳都比轮缘激励引起的径向导纳大.铁路车轮导纳分析有助于探明车轮噪声产生的机理,是轮轨噪声分析的基础.     

基于变分模态分解的货运列车车轮踏面擦伤故障诊断方法研究

针对采用现有方法诊断所得车轮踏面擦伤的测量值和实际值之间差距较大的问题,提出基于变分模态分解的货运列车车轮踏面擦伤故障诊断方法.将变分模态分解中的本征模态函数定义成一个调幅-调频信号,利用该信号获取窄带的IMF分量,实现对擦伤故障特征的提取.基于特征提取结果,分别计算货运列车低速行驶与高速行驶时的冲击速度,得出踏面擦伤长度.通过振动加速度法计算临界速度与货运列车的行驶速度,得出擦伤深度,以此完成对车轮踏面擦伤故障的诊断.经过实验证明,所设计方法测量结果与实际结果之间误差较小,说明该方法的诊断结果可靠性较高.     

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.     

动车组电空制动协调控制优化研究

分析现有动车组电空制动控制系统中的制动力分配策略,针对动车与拖车电空制动力施加不均的问题,提出一种电空制动协调控制优化策略。采用动车电制动优先的控制原则,并根据载重反比分配拖车与动车所需施加的空气制动力。以CRH2型动车组中一动一拖为基本单元,利用Matlab／Simulink软件对列车在不向制动工况进行仿真,结果表明,基于载重反比分配制动力的电空制动协调优化控制策略可有效提高列车制动效率,减小动车与拖车的车轮踏面磨损。     

基于DT-CWT和SVM的踏面旋转不变纹理提取算法

针对列车车轮踏面旋转纹理信息无法准确、有效提取的问题,提出一种基于Radon变换和双树复小波变换（DT-CWT）的列车车轮踏面特征提取方法。首先,对车轮踏面图像进行Radon变换;然后,对变换后的图像进行DT-CWT分解,使用分解后的各层低频子带系数和高频子带系数模的均值和标准方差构造特征向量,将其作为区分列车车轮踏面是否发生损伤的依据;最后,由支持向量机（SVM）进行分类决策。使用动车所采集的图像及人为加噪声后的图像进行分类实验,结果表明,本文使用的Radon和DT-CWT算法能有效地进行旋转不变纹理的提取,SVM分类正确率可以达到95%,可为列车车轮踏面状况检测提供更为准确便捷的方法支撑。     

基于地铁制动系统的测试装置研究与开发

详细分析了地铁车辆电空制动系统的工作原理,提出了基于地铁制动系统的测试装置的设计方案。通过硬件设计及上、下位机软件程序设计,实现了对制动电子控制装置性能的检测。制动测试装置输出控制信号给工控机,接收信号处理单元采集的外部待测试设备脉冲信号。运行在工控机的上位机软件,负责人机交互。根据测试规程要求,对制动电子控制装置进行一系列自动测试,对测试结果评判后生成测试记录文件,成功实现对列车制动系统性能的现场测试。结果表明,该装置准确、可靠,具有重要的应用价值。     

基于GA-RBFNN算法的列车车轮踏面损伤识别

为了实现列车车轮踏面损伤识别,提出了一种基于GA-RBFNN算法的货车车轮踏面损伤识别方法。该算法采用浮点数编码将RBFNN的中心参数和宽度进行了编码,利用GA的选择、交叉和变异操作优化网络参数,权值采用最小二乘法确定。利用该算法和BP算法、传统的RBFNN算法进行了剥离和擦伤识别的对比实验,结果表明:GA-RBFNN算法对剥离、擦伤和非损伤三类样本的测试集的识别率高于传统的RBFNN算法和BP算法,而且GA-RBFNN算法的进化代数远远小于BP算法和传统的RBFNN算法迭代次数。     

基于空气流体动力学的高速列车制动盘散热性能模拟

基于CFD法分析高速列车制动盘的散热情况,得到制动盘各个区域的平均对流换热系数.在此散热条件下,用顺序耦合法模拟制动盘的温度场,实现复杂六边形热载荷的加载,并将二次制动温度场的模拟结果与试验数据进行对比分析.结果表明：模拟结果与试验数据在冷却阶段吻合度较高,且在制动阶段中最高温度值误差不超过5%.