基于激光位移传感器的轮缘尺寸测量方法研究

针对城轨列车轮缘磨耗日益严重,人工测量轮缘尺寸工作量大精度低等问题,采用2D激光位移传感器设计了一种在线非接触式轮缘尺寸测量方法。通过在轨道内、外两侧安装激光位移传感器进行了车辆踏面数据采集;然后采用数据分段、数据预处理、坐标变换、数据融合等算法进行了数据处理,获取了车轮轮廓线,并根据踏面几何关系计算了轮缘尺寸值。轮对试验和过车试验结果表明,所提出测量方法的偏差为±0.2 mm,测量一致性优于人工测量,测量系统工作稳定可靠,能够满足城轨车轮轮缘测量的实际要求。     

基于激光传感器的轮对尺寸测量方法

针对城市轨道车辆车轮会随着使用时间的增长而不断磨损,给列车的运行和乘客带来安全隐患等问题,提出了一种基于激光传感器的轮对尺寸在线检测方法及装置。通过安装在轨道两侧的激光位移传感器采集车轮踏面数据,然后通过数据预处理、坐标变换和数据融合等算法,获取车轮踏面轮廓线,得到轮缘高和轮缘厚,再根据激光对射传感器获得车轮通过时输出的时间序列,结合轮缘高计算出车轮直径。实验表明该系统具有准确、稳定等优点,满足现场测量要求。     

基于激光位移传感器的车轮踏面磨损检测技术研究

通过对车轮踏面轮廓特征和激光三角测量法的分析,确定了采用直射式激光位移传感器进行踏面测量的优化方案。针对踏面轮廓曲线斜率变化大,传感器测量光束入射角随测点位置不同而变化,从而引起测量误差的问题,对入射角与位移测量误差的关系进行实验研究,给出了位移测量误差随入射角的变化规律,为传感器倾斜安装提供了理论依据。在此基础上,设计制作了踏面检测装置,并对实际车轮踏面进行检测,测量结果与三维激光扫描仪的测量结果相对比,吻合较好,验证了检测装置的可行性和有效性,为实现产品化奠定了基础。     

轮对综合参数光电自动检测系统

车辆轮对尺寸参数和踏面缺陷的检测是保障车辆运行安全的重要措施。介绍了一种基于光电检测技术的轮对综合参数自动检测系统。该系统运用精密激光位移传感及数字图像处理方法，并结合精密运动控制，实现了轮缘厚度、轮缘高度、车轮直径、轮对内侧距、轮辋厚度、轮辋宽度等主要尺寸参数，以及踏面擦伤和剥离等表面缺陷的非接触自动检测。该系统的尺寸参数测量精度为0．2mm，擦伤深度测量精度为0．1mm，剥离长度测量精度为1．0mm。现场实验结果表明，系统的检测精度和重复性可满足车辆段修现场使用要求。     

基于平行四边形机构的车轮几何参数自动测量方法的研究

提出了一种新的车轮几何参数的自动测量原理。利用平行四边形机构的平动特性,在测量框架上部安装多套平行四边形机构和相对应的激光位移传感器,实现车轮在车间内行走时,对其踏面任意点直径、轮缘厚度、踏面磨耗及擦伤、轮辋宽等几何参数的自动测量。采用通过式测量方式,改变了已有旋转测量方式需要测量平台和轮对支撑与旋转机构的局面。介绍了主要参数的测量原理和测量系统误差的自动修正方法,给出了测量系统现场试验结果。     

机车车轮踏面轮廓镟修在机测量与评价

轨道机车车轮轮廓非圆化是影响机车高速安全运行的重要因素。针对机车车轮踏面形貌的在线镟修及测量,结合新型国产不落轮对镟修机床研发,研究机车车轮踏面轮廓在机测量与评价方法,并开发基于机床数控系统的嵌入式车轮踏面轮廓在机测量系统。就车轮踏面在机测量方法、数据处理方法、车轮中心定位以及评价分析方法等进行重点探讨。研究车轮踏面轮廓动态提取与分离方法,以提升测量装置的在线测量精度。通过阶次细化分析方法增强低数阶物理分辨率及评价准确性,以达到提高非圆化评价精度的目的。最终通过实验验证了在机测量系统重复测量精度达到微米级,研究可有效改善机车车轮轮廓的在机测量与评价,同时可进一步提升不落轮对镟修机床的加工性能。     

城轨车辆静态激光限界设计与研究

目前城轨车辆限界主要使用可拆卸式限界规对其进行测量,存在测量精度低、测量数据无法追溯及在多项目并行时限界规需重复拆装导致效率低下等问题。为此,该文针对激光限界测量系统造价高,传感器数量较多及数据处理速度较慢等问题,设计一种造价较低、采用少量2D传感器进行限界测量及数据采集,系统运行速度较快的激光限界测量系统。该系统在现有限界装置的基础上,加装4个2D激光传感器对车体轮廓进行扫描,采用固定式激光测距仪的形式,研究一种自动高速、精度符合要求、性价比较高的非接触式激光限界测量系统,以满足不同城轨车辆、蓄电池工程车及新型轨道交通车辆的限界试验要求。     

城轨车辆空气制动防滑控制方法

城市轨道车辆对于一个城市来说是重要的基础公共交通工具,其可靠性及安全性必须获得保障。因此城轨车辆的空气制动系统要进行严格的制动控制,要通过其中的防滑控制方法降低其轮对抱死以及车轮踏面擦伤等滑动问题,通过滑动系统的设计,提升整体的制动力提升防滑性能,减少对轮对的制动力。避免出现车轮的滑行情况影响整体城轨车辆运行安全。本文从城轨车辆空气制动防滑系统的组成和工作原理入手,研究了如何实现防滑控制的有效策略方法。     

线结构光轮对踏面几何参数测量系统设计

针对轮对踏面几何参数检测自动化程度不高、精度低的问题,设计一种线结构光非接触式测量系统,利用位移传感器和定位块对轮对踏面内侧基准进行定位。采用自动分段的多项式曲线拟合方法对踏面线结构光光条中心线进行光顺处理,解决了中心线提取过程中产生不平滑和锯齿等问题。基于Qt程序开发框架和C++开发软件系统,设计了人机交互界面,实现图像处理、尺寸测量、数据显示与储存等功能。搭建了简易的试验平台对车轮踏面模型进行测量,试验结果表明,该系统对轮缘高度和轮缘厚度的测量误差小于0.1mm,轮辋宽度的测量误差小于0.3mm,满足实际测量需求。     

轮轨多点接触计算新方法曲线通过验证

建立包含多点接触轮对振动方程的车辆-轨道系统动力学模型,对轮轨多点接触计算和判定新方法-迹线极值法进行车辆曲线通过验证,给出曲线通过接触点在车轮踏面上位置、轮轨接触点数和轮轨法向力.结果表明,迹线极值法能够解决轮轨多点接触问题并获得准确的轮轨多点接触几何参数和系统振动特性;当发生轮缘根部和轮缘两点接触时,采用多点接触方法得到的结果比采用单点接触方法得到的结果更为合理可信,当不发生轮缘根部和轮缘两点同时接触时,多点接触法与单点接触法得到的结果几乎完全一致;与新用车轮踏面相比,测试得到的磨耗后车轮踏面在其名义直径位置凹陷区域附近容易形成踏面两点接触.证实了轮轨多点接触新方法的正确性和有效性.     

Development of a multi-optical source rapid prototyping system

Two sets of optical sources with different laser beam diameter are integrated into a rapid prototyping system for increased machining speed in this research. The smaller laser beam is used to scan the object contour to obtain an accurate machining surface and the larger laser beam is used to quickly scan the inner part of the contour without precision control limitation to save machining time. The fabrication parameters of this system are investigated based on product quality and accuracy of practical implementations. The path planning of the inner part and the outer contour are discussed. The user-friendly man-machine interface is developed using the Visual Basic program .     

电梯导轨几何误差测试系统

开发了一套电梯导轨测试系统，该系统用于静态测量电梯导轨的几何参数，包括导轨三个导向面的直线度、平面度、导轨的宽度、高度、垂直度和扭曲度等。在测量系统中，5个光栅传感器通过适当配置用于测量电梯导轨三个面的直线度，两侧面的平面度和导轨的其他参数可以通过这些传感器的值经过适当的数学变换获得。用一个双频激光干涉仪标定了系统导轨的运动误差，用有限元分析方法对测量时导轨的挠度进行建模，进行了系统误差和挠度的补偿。实验表明，系统的测量误差小于0．05mm。     

Investigation on Wear Resistance and Fatigue Damage of Laser Cladding Coating on Wheel and Rail Materials under the Oil Lubrication Condition

The aim of this study is to investigate the wear resistance and fatigue spalling damage of wheel and rail materials with and without laser cladding coating under oil lubrication using a rolling–sliding machine. It illustrates that the laser cladding Co-based alloy coating improves the wear resistance of wheel and rail rollers. Serious spalling is dominant for untreated wheel and rail rollers. The wheel or rail roller undergoing laser cladding treatment takes on slight abrasive wear and visible ploughing. Furthermore, there are no cracks on the contact surface and subsurface. The laser cladding Co-based alloy coating exhibits outstanding resistance to wear and fatigue spalling damage due to its microstructure in the coating under oil lubrication.     

SDB-80型转向架轮对损耗分析

针对轮轨型面磨损问题,首先,对青岛地铁3号线现有的轮对测量数据进行分析,报告了轮对存在偏磨现象且轮对镟修损耗占轮对寿命比值较大的现状。然后,对轮对异常磨耗进行研究,指出轮对缺少润滑、线路曲线分布不对称和列车长时间不掉头运行是导致轮对产生异常磨耗的主要原因。最后,根据线路实际情况,提出了采用轮缘润滑或小半径曲线外轨轨侧涂油等方式降低轮轨摩擦系数、车辆定期掉头运行和采用薄轮缘镟修的方式对轮对进行镟修等解决措施,降低轮对的损耗速率,增加轮对的使用寿命。     

冲角对低地板车辆轮轨接触状况的影响

针对城市轨道交通中低地板车辆车轮经常出现的轮缘严重磨耗现象,研究其轮轨接触状况,由于城市轨道交通中小半径曲线较多,存在较大的冲角,为研究冲角对轮轨接触状况的影响,利用轮轨型面测量仪测量运用中的70%低地板车辆车轮与钢轨型面,建立具有不同冲角的车轮与钢轨接触模型,在横向力与牵引力矩作用下应用非线性有限元法进行弹塑性接触计算,分析不同工况下的等效应力及接触斑的变化规律,研究冲角、横向力与牵引力矩对钢轨接触状况的影响。通过计算分析得出以下结论：具有不同冲角的轮轨接触斑形状几乎相同,踏面接触斑近似矩形,轮缘接触斑相对狭长,容易造成轮缘磨耗;冲角增大,轮缘接触斑相对踏面接触斑的超前值增大;随着冲角的增大,轮轨最大等效应力逐渐增大,磨耗功率增大,故在轮轨型面匹配和车辆结构设计中应尽量将轮轨冲角控制在1°以内。     

高速铁路小半径曲线钢轨磨耗影响因素分析

随着高速铁路运营里程的增大和运量的激增,钢轨磨耗成为不容小觑的问题,尤其在小半径曲线段钢轨磨耗更为复杂和严重。针对高速铁路小半径曲线段钢轨磨耗问题,利用SIMPACK多体动力学软件建立高速动车组车辆动力学模型,利用Archard磨耗模型计算钢轨磨耗深度,并分析不同运营工况、车轮磨耗状态及车辆一系悬挂参数和轨道参数对动车组车辆通过小半径曲线时钢轨磨耗的影响。仿真结果表明：动车组车辆以匀速、制动、牵引3种工况下通过曲线段时,制动工况下钢轨磨耗量最大,牵引工况下磨耗最小;车轮踏面磨耗加剧也会导致钢轨的磨耗量增大,而定期镟修车轮踏面可以减轻钢轨磨耗情况;车辆一系悬挂参数的变化对小半径曲线段钢轨磨耗的影响相对较小;为减小钢轨磨耗,宜采用较小的轨底坡和适当增加轨距,且曲线段超高设置不宜过大。     

汽车防抱制动系统中液压系统性能评价与试验

建立包含电磁阀、制动管路和制动分泵的防抱制动系统(Anti-lock braking system,ABS)液压系统数学模型,设计ABS液压系统试验平台,对实车ABS液压系统进行测试。采用回归分析的方法对模型参数进行拟合,对仿真结果与试验数据进行对比验证。在液压系统模型的基础上,建立整个ABS系统的仿真模型,进行仿真分析,讨论影响ABS控制效果的液压系统滞后时间、升压减压能力、压力波动特征等关键因素及参数。研究结果为ABS系统与整车制动系统的匹配提供了重要依据。     

轨道车辆无油涡旋空压机圆渐开线参数的测量方法

为了提高轨道车辆使用的无油涡旋空压机圆渐开线参数的测量精度和降低测量难度,文中提出了一种采用牛顿插值多项式拟合两段渐开线曲线,并根据拟合的两段多项式函数和圆渐开线特性求得渐开线曲线的节距、基圆半径和圆心坐标等参数的测量方法。该方法降低了测量点的选择难度,并能有效减少测量和制造误差的影响,测量结果可靠、准确。     

轮轨接触界面摩擦管理研究进展

列车向着高速与重载方向迅速发展,显著加剧了轮轨接触界面间的损伤。通过在轮轨接触界面进行摩擦管理能够有效地降低轮轨之间的磨损、显著提高列车的运行安全性以及降低运营成本。对轮轨接触界面摩擦管理研究现状进行综述,并介绍轮轨界面摩擦控制对轮轨作用力、黏着、磨耗、滚动接触疲劳以及振动与噪声影响的研究进展;展望了轮轨接触界面摩擦管理未来研究方向,即应针对不同应用环境和接触部位,研发合理的摩擦控制材料,以克服摩擦管理过程中对轮轨损伤及使用局限性等问题;应探究车轮踏面/轨顶面和轮缘/轨距面摩擦控制方式,严格控制摩擦材料喷涂量使两接触面不相互干扰,优化改进轮轨接触界面摩擦管理的最佳应用参数;应研发环境友好型的轮缘/轨距面润滑剂与车轮踏面/轨顶面摩擦控制剂,稳定调控轮轨接触界面的黏着特性。     

Numerical calculation of temperature in the wheel–rail flange contact and implications for lubricant choice

The realization of movement by railway vehicles creates a problem that is connected to the wear process for elements of a tribological wheel–rail system. Wheel–rail wear is a complex phenomenon that depends on many factors. One of the main wear zones is the contact area between a wheel flange and a rail gauge. As is well known, wear in this contact zone occurs when a railway vehicle moves on curved parts of track, realizes tractive, braking efforts or moves in a high-speed mode. In this case, the solution of this kind of wear problem can be found by means of lubricant implementation. The choice of a lubricant requires information about contact characteristics at the moment of a vehicle's movement. This paper focuses on the modeling of the temperature process in the contact between a wheel flange and a rail gauge. Examples of temperature calculation with some experimental data as input for this computation are presented. The obtained values of the temperature allow for making the correct choice of lubricant type.