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钢轨轨面静电喷涂SiO_(2)增黏颗粒行为与利用率研究

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表面技术 2023年第6期52卷 196-207页

作者：黄启芮张沭玥王文健师陆冰林强丁昊昊西南交通大学唐山研究院河北唐山063000 西南交通大学机械工程学院成都610031 郑州机械研究所有限公司郑州450052

目的为了改善传统撒砂过程中SiO_(2)增黏微粒利用率低的问题,将静电喷涂技术引入轮轨增黏领域,研究不同喷涂参数与颗粒粒径对SiO_(2)微粒行为与利用率的影响,并进一步对比分析静电喷涂微粒与传统撒砂的增黏效果。方法利用Gema静电喷枪... 详细信息

目的为了改善传统撒砂过程中SiO_(2)增黏微粒利用率低的问题,将静电喷涂技术引入轮轨增黏领域,研究不同喷涂参数与颗粒粒径对SiO_(2)微粒行为与利用率的影响,并进一步对比分析静电喷涂微粒与传统撒砂的增黏效果。方法利用Gema静电喷枪与静电喷涂动态试验平台进行喷涂试验;利用MJP-30A轮轨滚动磨损与接触疲劳试验机进行轮轨黏着与磨损试验;利用光学显微镜(OM)对SiO_(2)微粒吸附情况进行观察与分析,并通过电子天平测量与计算轨面颗粒量与颗粒利用率。结果相较于未施加静电电压,静电电压为90 kV时轨面颗粒量提升了3.8倍。静电电压由30 kV增加至70 kV时,颗粒利用率提升约60%;当静电电压进一步增加至90kV时,由于颗粒带电量趋于饱和,颗粒利用率仅提升10%。SiO_(2)微粒利用率随着喷嘴高度与颗粒粒径的增大先增大后减小,喷嘴高度为25cm且颗粒粒径为300目时颗粒利用率最高,可达60%;300目SiO_(2)微粒在静电电压为90kV时,随着喷枪移速的增大,喷枪在单位距离上喷涂时间相对减少,使得喷涂在钢轨轨面的颗粒量降低。90kV静电喷涂SiO_(2)微粒增黏时,最大黏着系数接近传统撒砂增黏,有效作用时间是传统撒砂的2.2倍,轮轨磨损率仅为传统撒砂增黏的75%与65%,轮轨损伤显著减轻。结论利用静电喷涂技术可以有效提升SiO_(2)微粒在钢轨轨面的利用率,并提升颗粒在轨面的吸附性;静电喷涂SiO_(2)微粒增黏与传统撒砂增黏的黏着系数相近,且轮轨磨损率更低。

关键词：静电喷涂轮轨增黏撒砂增黏增黏颗粒颗粒参数

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60 kg/m钢轨12号单开道岔转换优化数值分析与试验研究

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工程力学 2023年第7期40卷 249-256页

作者：王璞杨东升赵振华王树国中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

基于60 kg/m钢轨12号单开道岔的结构优化需求,针对既有道岔转换设计方法的不足,对60 kg/m钢轨12号单开道岔的转换设计进行了优化研究。基于有限元理论建立了道岔转换精细化仿真计算模型,可基于尖轨斥离状态的实际受力确定斥离线形,与实... 详细信息

基于60 kg/m钢轨12号单开道岔的结构优化需求,针对既有道岔转换设计方法的不足,对60 kg/m钢轨12号单开道岔的转换设计进行了优化研究。基于有限元理论建立了道岔转换精细化仿真计算模型,可基于尖轨斥离状态的实际受力确定斥离线形,与实际情况更为相符,也更偏于安全。在此基础上,对12号道岔牵引点动程的合理取值方案进行了深入研究,基于所建立的道岔转换模型,通过数值仿真试验系统分析了不同牵引点动程条件下的最小轮缘槽宽度及第一、第二牵引点动程匹配关系的变化规律,提出了第一牵引点动程160 mm、第二牵引点动程90 mm的优化方案,可在满足最小轮缘槽要求的同时,使尖轨的变形总体较为协调。基于所提出的设计方案,进行了新型60 kg/m钢轨12号单开道岔的试制和试铺,并开展了尖轨转换试验。测试结果表明:新型12号道岔第一牵引点转换力为2400 N左右,第二牵引点转换力为3300 N左右,优于既有60 kg/m钢轨12号主型道岔;最小轮缘槽满足车辆安全通过的要求,且有3 mm~4 mm的安全裕量。试验结果证明了该文提出的转换设计方法和参数优化方案的合理性、有效性。

关键词：单开道岔道岔转换计算模型实际斥离线形牵引点动程优化道岔转换试验

5G-R承载CTCS-3级列控数据传输研究

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铁道标准设计 2023年

作者：秦树增赵志鹏杨胜韩佳汛中国铁道科学研究院通信信号研究所深圳市桑达无线通讯技术有限公司中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部

CTCS-3级列控系统是保障列车在350km时速下安全运行的关键系统，是铁路无线通信系统承载的关键性核心业务，对于车地间数据通信具有非常高的可靠性要求。5G-R技术的高可靠、低时延、更精细的服务保障机制及增强的高速适应性符合CTCS-3... 详细信息

CTCS-3级列控系统是保障列车在350km时速下安全运行的关键系统，是铁路无线通信系统承载的关键性核心业务，对于车地间数据通信具有非常高的可靠性要求。5G-R技术的高可靠、低时延、更精细的服务保障机制及增强的高速适应性符合CTCS-3级列控系统的业务需求。本文对CTCS-3级列控系统中应用5G-R的必要性和5G-R系统承载CSCS-3级列控数据传输面临的相关问题进行了分析，探讨了我国未来列控系统通过升级改造适配5G-R系统的技术路线和实现路径，介绍了5G-R模式下CTCS-3级列控车地数据传输机制和5G-R/GSM-R双模模块在基于5G-R的CTCS-3级列控系统中的应用。通过在5G-R专网实验室环境下的列控业务功能和性能试验，对比GSM-R中CSD数据传输的性能指标，探讨了5G-R承载列控数据的适用性，研究了CTCS-3级列控的服务质量保障机制原理、列控业务专用QoS特性和列控专用QoS流的建立流程，并通过试验验证了5G-R系统的QoS保障机制可以在网络资源紧张的情况下优先保证CTCS-3级列控数据业务的稳定可靠传输。

关键词： CTCS-3级列控系统 5G-R 数据传输性能试验服务质量

400 km/h接触网系统导线工作张力选取研究

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铁道工程学报 2023年第4期40卷 67-73页

作者：杨佳鲁小兵关金发丁润张家玮刘志刚西南交通大学成都611756 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:400km/h接触网系统尚无相关技术标准及工程应用,接触网导线及张力体系属于弓网系统核心关键技术。本文依托CR450科技创新工程,从400km/h更高速度下接触网系统电气、机械及弓网受流等性能需求出发,剖析接触网导线张力选取的关... 详细信息

研究目的:400km/h接触网系统尚无相关技术标准及工程应用,接触网导线及张力体系属于弓网系统核心关键技术。本文依托CR450科技创新工程,从400km/h更高速度下接触网系统电气、机械及弓网受流等性能需求出发,剖析接触网导线张力选取的关键因素,提出科学合理的技术路线,通过弓网动态耦合仿真以及结构有限元分析等,优配出400km/h接触网导线截面及张力组合,并开展工程适应性分析,完成接触网系统方案及参数校验,最终提出400km/h接触网导线截面及张力组合,建立400km/h接触网系统的关键技术参数。研究结论:(1)增大接触线工作张力能有效提升弓网动态耦合性能,适当提升承力索工作张力能有效抑制定位点动态抬升、降低吊弦荷载;(2)400km/h接触网系统导线工作张力优选截面150mm^(2)接触线(额定工作张力36kN)和截面120mm^(2)承力索(工作张力28kN);(3)形成的400km/h接触网系统参数,在弓网受流、悬挂布置、装备性能以及施工、维修等方面,均具有很好的工程适应性和可实施性;(4)本研究成果可为轨道交通领域高速铁路工程建设提供参考和借鉴。

关键词： 400 km/h 接触网工作张力动态耦合系统参数

基于碳化硅MOSFET的中频辅助变流器在高速列车上的应用

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铁道机车车辆 2023年第1期43卷 128-132页

作者：殷振环董侃陈嘉楠动车组和机车牵引与控制国家重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094

目前国内高速列车的车载辅助变流器普遍采用传统的工频隔离方案。这种方案导致辅助变流器体积和重量大、效率低。随着节能降耗需求的进一步提高,用户对辅助变流系统的体积和重量等要求也越来越高。文中从工频辅助变流器和中频辅助变流... 详细信息

目前国内高速列车的车载辅助变流器普遍采用传统的工频隔离方案。这种方案导致辅助变流器体积和重量大、效率低。随着节能降耗需求的进一步提高,用户对辅助变流系统的体积和重量等要求也越来越高。文中从工频辅助变流器和中频辅助变流器的方案对比出发,详细分析了中频辅助变流器的优势,并且随着碳化硅(Silicon Carbide,SiC)器件技术的不断成熟,中频辅助变流器在高速列车上的应用优势得到了进一步扩大。

关键词：辅助变流器碳化硅中频隔离谐振软开关

ZPW-2000轨道电路故障诊断算法应用研究

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中国安全科学学报 2022年第6期32卷 53-59页

作者：李刚卢佩玲杨勇中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081

为预防铁路安全事件的发生,设计ZPW-2000轨道电路故障诊断系统的总体结构,明确4大组成部分,包括数据预处理、数据分析、数据服务及数据应用。首先,通过改进的旋转门转换(SDT)算法对轨道电路电气特性数据进行数据压缩;其次,分段线性拟合... 详细信息

为预防铁路安全事件的发生,设计ZPW-2000轨道电路故障诊断系统的总体结构,明确4大组成部分,包括数据预处理、数据分析、数据服务及数据应用。首先,通过改进的旋转门转换(SDT)算法对轨道电路电气特性数据进行数据压缩;其次,分段线性拟合轨道电路不同状态下的模拟量数据,计算得到特征值;最后,通过密度聚类的特征提取方法诊断轨道电路故障,并通过系统验证9种常见轨道电路故障。结果表明:改进的SDT算法可以有效对轨道电路电气特性数据进行数据压缩,压缩后的数据经过分段拟合后可以有效提取特征值,应用密度聚类算法可以生成诊断模型,提升轨道电路故障诊断的准确性,从而提高信号设备维护效率和维护水平。

关键词： ZPW-2000 轨道电路故障诊断旋转门转换(SDT)算法密度聚类

吊弦非均布下400 km/h接触网动态性能提升研究

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铁道工程学报 2023年第7期40卷 73-79页

作者：张家玮杨佳苏凯新陈俊卿鲁小兵关金发中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 西南交通大学成都611756

研究目的:本文聚焦接触网吊弦的间距及其分布,研究其对400 km/h接触网动态性能的提升效果,为400 km/h高速接触网吊弦的非均布设计提供指导。首先,采用线路实测的定位点抬升位移曲线验证弓网耦合动力学仿真模型建模方法的合理性,分别建立... 详细信息

研究目的:本文聚焦接触网吊弦的间距及其分布,研究其对400 km/h接触网动态性能的提升效果,为400 km/h高速接触网吊弦的非均布设计提供指导。首先,采用线路实测的定位点抬升位移曲线验证弓网耦合动力学仿真模型建模方法的合理性,分别建立3种不同跨距(45 m、50 m和55 m)的弓网耦合动力学仿真模型。然后,以吊弦距定位点的距离即吊弦的非均布方案为输入变量设计实验,再进行弓网耦合动力学仿真,提取接触力标准差作为输出变量。采用BP神经网络建立输入-吊弦布置方案和输出-接触力标准差之间的关系模型,当模型的拟合优度和预测精度满足要求时,再采用遗传算法搜寻该神经网络模型中使输出接触力标准差最小时的输入变量,即最优的吊弦非均布设计方案。研究结论:(1)BP神经网络和遗传算法相结合可以有效地进行吊弦的非均布设计;(2)提出了跨距为45 m、50 m和55 m的接触网中吊弦的最优非均布设计方案;(3)吊弦非均布对400 km/h接触网动态性能有较大的提升效果,接触力标准差分别降低了34.8%、39.3%和18.0%;(4)本研究成果可为400 km/h高速铁路接触网的参数设计提供指导。

关键词：接触网弓网受流质量吊弦非均布

钻爆法铁路隧道预制装配化建造研究及智能建造展望

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隧道建设（中英文） 2022年第7期42卷 1119-1134,I0003-I0018页

作者：马伟斌王志伟中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

针对目前在钻爆法铁路隧道装配化建造领域缺少对概念、体系架构、关键技术等方面系统归纳总结的现状,开展针对性阐述与归纳总结。首先,阐述钻爆法隧道预制装配式建造方案;然后,针对钻爆法铁路隧道预制装配化建造整体技术体系,详细阐述... 详细信息

针对目前在钻爆法铁路隧道装配化建造领域缺少对概念、体系架构、关键技术等方面系统归纳总结的现状,开展针对性阐述与归纳总结。首先,阐述钻爆法隧道预制装配式建造方案;然后,针对钻爆法铁路隧道预制装配化建造整体技术体系,详细阐述钻爆法装配式隧道在理论研究、设计方法、施工方法和工程管理等方面的核心内容和关键技术;最后,分析装配化建造方式在实现智能建造方面的优越性,给出实现智能建造的技术路径,并提出钻爆法装配式隧道智能建造的愿景。

关键词：钻爆法铁路隧道装配化建设智能建造

基于机器学习的高速列车抗蛇行减振器劣化状态识别方法研究

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铁道机车车辆 2023年第6期43卷 45-53页

作者：魏庆王悦明吕凯凯代明睿杨涛存杜文然池长欣中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081

为识别高速列车抗蛇行减振器服役过程中的劣化状态,首先基于运用统计选取了5种典型的组合参数,通过台架试验获取其动态频变刚度和阻尼特性;然后采用抗蛇行减振器非参数化建模方法建立了整车动力学联合仿真模型,计算得到不同工况下的车... 详细信息

为识别高速列车抗蛇行减振器服役过程中的劣化状态,首先基于运用统计选取了5种典型的组合参数,通过台架试验获取其动态频变刚度和阻尼特性;然后采用抗蛇行减振器非参数化建模方法建立了整车动力学联合仿真模型,计算得到不同工况下的车辆动力学响应;构建了机器学习分类问题,分别采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)和卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的方法对减振器状态进行识别。研究结果表明,基于BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)的非参数化模型更为准确地描述抗蛇行减振器的动态行为,建立的整车联合仿真模型计算结果与实测数据符合较好;采用SVM算法构建的机器学习模型识别效果一般,而采用CNN算法构建的机器学习模型则达到较高的识别准确度。考虑实际运用需求,将机器学习问题简化为6分类问题,信号通道数精简为4个,CNN机器学习模型仍可实现较高精度的劣化状态识别。

关键词：抗蛇行减振器非参数化建模动力学响应劣化识别支持向量机卷积神经网络