基于数字孪生的高速列车转向架服役状态3D可视化监控系统设计

作     者：高雪山 

作者单位：华东交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖乾

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：转向架 服役状态 数字孪生 混合建模 混合编程 

摘      要：我国铁路的快速发展,对车辆的安全预警和健康维护提出了更大的挑战。转向架作为轨道车辆的关键部件,上部连接车体,承载车体安全运行,下部接触轨道,保证列车沿轨道正常行驶,减震装置可有效缓和车辆和线路的相互作用,减少车辆的振动和冲击,保证列车运行的平稳性。转向架本身性能的优劣直接影响列车的安全运行,通过实时监控转向架服役状态可有效保障高速列车的安全运行。随着建模仿真技术和数字化技术的兴起,数字孪生技术已经成为多个行业研究的重点,被世界权威研究咨询公司高德纳高度重视,曾将其列为十大战略科技发展趋势之一。国内的诸多学者也对数字孪生技术展开了大量的研究,多次将数字孪生技术与自己的研究课题充分融合,并取得了丰硕成果。本文将数字孪生技术运用于高速列车转向架监控中,结合Creo、Maya与Unity3d混合建模技术制作转向架三维模型,通过传感技术实时采集车辆转向架运行状态信息,结合C#与MATLAB的混合编程技术对数据进行分析,判断转向架实时状态,并传输至虚拟模型中,可实现转向架横向失稳的动态呈现、轴箱温度实时报警信息,车辆速度的动态监控和电机电流的监控,最终实现转向架运行状态的实时监控,有效的保证列车的运行安全。同时,可结合历史数据信息,实时对高速列车转向架进行性能分析,进一步的判断转向架的服役状态,为后期分析出最佳的检修时间点、合理进行维修保养奠定了基础条件。