地铁车辆轴箱吊耳断裂机理和试验研究

地铁车辆在正常运营过程中发生轴箱吊耳断裂问题,采用有限元分析方法和线路试验开展断裂机理研究,并对吊耳振动水平进行评估。通过分析振动激扰源和结构响应特性,确定断裂原因和提出解决方案并进行试验验证。仿真表明吊耳第一阶固有模态为横向弯曲,主频约260 Hz;吊耳根部内圆弧处为强度薄弱点,与现场裂纹位置吻合。试验表明轴箱体、吊耳振动水平与线路区间相关,钢轨波磨是导致车辆振动水平激增的主因,波长61.5 mm;钢轨波磨波长、车辆常用速度共同作用导致波磨频率在吊耳固有模态频带内,导致结构共振从而引发疲劳破坏,提出钢轨打磨、优化吊耳结构设计和使用管理条件等解决措施。开展钢轨打磨效果验证性试验,表明钢轨打磨可显著降低吊耳加速度水平,使结构应力降低50%以上,但部分线路仍存在轻微波磨,可根据车辆振动数据特征对波磨路段进行定位从而再次进行打磨。     

高速动车组车轮偏磨影响因素与限值研究

目的 高速动车组在运营过程中的轮轨磨耗严重威胁着运营安全和运营经济性,车轮偏磨对车辆的运行性能具有重要影响。探究高速动车组车轮发生偏磨的原因,从而提出对应的抑制措施。方法 通过实测数据,统计分析动车组偏磨问题和演化规律,并对不同车轮偏磨下的轮轨静态接触参数进行分析;建立高速动车组车辆模型和Jendel车轮磨耗模型,分析偏磨产生的机理和影响因素,主要从4个方面进行探究,包括左右轮表面硬度、左右侧转臂节点参数、线路分布和钢轨廓形的不对称性;通过建立轮对刚柔耦合模型,对不同车速下的车轮偏磨限值进行研究。结果 磨耗里程为200 000 km,当硬度差为0、5H、10H时,右侧车轮的磨耗深度分别为0.954、0.966、0.973 mm。当右侧转臂节点刚度减小为5 MN时,右侧车轮的磨耗深度减小了5%。当左右钢轨廓形不对称时,左侧车轮的磨耗比右侧的磨耗增大了15.8%。当速度为300、350、400 km/h时,轮径差限值分别为2.4、2.1、1.7 mm。结论 左右车轮的表面硬度、左右侧转臂节点参数、线路分布和钢轨廓形不对称性是引起车轮偏磨的主要诱因,在服役过程中需对影响车轮偏磨的车辆和线路参...     

半主动悬挂高速列车稳定性研究

运用非线性分叉理论,对半主动高速列车的蛇行运动稳定性开展了全面研究。建立高速列车模型、半主动减振器模型、半主动控制器模型,并在此基础上构建半主动高速列车联合仿真模型系统。详细分析高速列车动力学系统中影响稳定性的主要非线性特征:轮轨接触几何非线性和抗蛇行减振器非线性。利用演算法计算不同非线性特征组合下的高速列车在采用被动悬挂和采用半主动悬挂系统时的蛇行运动分叉特征,并与线路试验进行对比。结果显示,半主动悬挂系统对采用阻尼型抗蛇行减振器并匹配以大锥度踏面的车辆的稳定性影响不大。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以小锥度踏面的车辆的稳定性有所降低但不影响正常使用。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以磨耗状态的小锥度踏面的稳定性显著下降。因此在高速列车设计中应根据车辆悬挂系统特点,谨慎选用半主动悬挂,在服役过程中亦应关注轮轨关系的变化对半主动悬挂车辆稳定性的影响。     

高速列车车轮型面多目标优化研究

对于动车组车轮磨耗引起的动力学性能降低问题,车轮型面优化是一个很好的解决方案。采用旋转压缩微调法（Rotary-scaling fine-tuning method,RSFT）进行型面生成;建立某型动车组车辆动力学模型,采用该模型计算相应的优化目标和约束条件;利用径向基神经网络-粒子群（Radial-based neural network-particle swarm optimization,RBF-PSO）算法优化出最优廓形。通过对比优化前后车轮型面的动力学性能和磨耗性能,可以发现：优化后车轮型面临界速度为424.6 km/h,增大10.2%;横向平稳性和垂向平稳性指标整体减小,同时提高了曲线通过时的安全性指标,脱轨系数、倾覆系数和轮轴横向力都进一步减小。优化后车轮型面接触点分布相对更加均匀,等效锥度减小。同时优化后车轮型面有效减小车轮磨耗深度,并减小了轮缘根部磨耗,车轮最大磨耗深度减小9.8%。     

国外100%低地板轻轨车动力转向架纵览

在过去的十几年中,城市轻轨车在国外迅速发展.其中,100%低地板轻轨车以其方便乘客上下车的突出优点而大受欢迎.动力转向架作为轻轨车最重要部件,其发展呈现出多样化、个性化的特点.通过对国外十几种型号的100%低地板轻轨车动力转向架的分析比较,总结发展趋势,为国产100%低地板轻轨车动力转向架的开发研制提供参考.     

Hopfield神经网络系统的全局稳定性分析

研究一类Hopfield神经网络系统的平衡状态的存在性、唯一性与全局稳定性, 这类系统放弃了以前对激励函数的有界性、单调性和可微性要求. 利用M矩阵理论, 通过构造适当的Lyapunov函数, 得到了系统全局渐近稳定的充分条件.     

高速动车组铝合金车体强度分析及试验验证

建立高速动车组铝合金车体有限元模型,依据EN12663标准设置计算工况,通过试验验证了有限元模型的准确性,最后根据DVS1608进行疲劳强度评估。计算结果表明静强度结果均小于车体相关结构的许用应力,试验和仿真结果控制在15%以内。选用DVS1608标准对于铝合金车体进行疲劳强度评估时,使用多轴应力评估方法计算母材和焊缝的利用度。对有限元计算结果进行处理,得到适用于评价标准的方向应力,最终得到各个评估点总的利用度。最后考虑了载荷循环对母材或者焊缝许用疲劳强度的影响,对评估点总利用度进行修正。计算结果表明,所有工况得到的最大应力值都满足材料或者焊缝的屈服强度,并且有一定的富裕量。     

联轴器不对中导致的车体振动研究

地铁车辆在牵引和制动阶段车体地板出现异常振动,严重影响了车辆乘坐舒适性,通过理论分析和线路试验,确定引起异常振动的原因并提出解决方案。采用短时傅里叶变换法分析试验数据,得出电机2倍转频为地板振动激扰源。建立了由电机轴、弹性联轴节和小齿轮轴组成的传动系统数学模型,说明了联轴节不对中效应下的电机和小齿轮之间的振动关系,推导出小齿轮轴空间力矩输出表达式,表明不对中效应将激起电机偶数倍转频振动,并以2倍转频振动能量最大,理论上解释了试验结果,指出减小联轴节不对中量可降低振动。减小联轴节不对中量后再次进行试验的结果表明,电机2倍转频振动显著降低,车体振动均方根值和幅值分别降低了41%和53%,车体振动减小到正常车辆水平,理论分析和试验测试结果得到相互验证。     

刚柔耦合接触动态粘合算法研究

建立一种动态粘合算法,用于多体系统中刚体与弹性体或弹性体与弹性体接触问题的仿真。该算法通过装配矩阵和界面柔度矩阵构建接触界面粘合矩阵,用来传递接触力和位移,当接触位置改变时界面柔度矩阵和装配矩阵随之变化,粘合矩阵需要动态更新。利用该方法可以将刚柔耦合系统中相互接触的结构分成独立的子系统,分别在独立的程序或平台中进行分布式仿真。本文使用该方法进行刚体与弹性体接触仿真,和统一方程的刚柔耦合仿真结果基本一致。     

基于混沌理论的滚动轴承故障信号检测

针对滚动轴承早期故障信号十分微弱的问题,提出采用Duffing混沌振子对故障微弱信号进行检测的方法。对Duffing方程进行改进,实现对任意频率微弱信号的检测。分析微弱周期信号相位角对检测系统的影响,提出采用多相位混沌振子阵列来消除微弱周期信号相位角对检测系统的影响。通过仿真实验,确定检测系统由3个混沌振子构成。使用该检测系统成功检测出轴承外圈故障微弱信号,相比传统的混沌振子检测系统,缩小了检测盲区,提高了检测信噪比。