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HXD3型机车车轮磨耗数据建模与镟修策略优化

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交通技术 2024年第1期13卷 43-51页

作者：蔡磊刘安飞曾毅张旭中车大连机车车辆有限公司辽宁大连大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连高速列车服役安全关键技术铁路行业重点实验室大连交通大学辽宁大连

机车车轮的磨耗难以避免,研究车轮磨耗规律,优化镟修策略具有重要意义。本文首先介绍了车轮常见的损伤种类和镟修机理,后建立了轮缘厚度磨耗模型、轮径磨耗模型和基于上述模型利用蒙特卡洛方法提出的一种车轮镟修策略优化方案,以降低车... 详细信息

机车车轮的磨耗难以避免,研究车轮磨耗规律,优化镟修策略具有重要意义。本文首先介绍了车轮常见的损伤种类和镟修机理,后建立了轮缘厚度磨耗模型、轮径磨耗模型和基于上述模型利用蒙特卡洛方法提出的一种车轮镟修策略优化方案,以降低车轮全寿命周期的使用成本。在建立磨耗模型过程中,分别采用二次曲线拟合轮缘厚度磨耗速率模型和高斯分布拟合轮径磨耗模型;对136组镟修策略的仿真结果表明,车轮轮缘厚度在28~32.5 mm时车轮的生命周期较长,其中镟修前后轮缘厚度为28.5 mm,31.5 mm时为最优镟修策略,此时车轮仿真预期使用寿命最长、车轮平均使用成本最低。

关键词：机车车辆车轮磨耗镟修策略蒙特卡洛仿真

基于高斯过程的地铁车辆轮对磨耗建模及其镟修策略优化

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机械工程学报 2010年第24期46卷 88-95页

作者：许宏员华王凌那文波徐文彬李运堂中国计量学院机电工程分院杭州310018 广州市地下铁道总公司广州510380 上海轨道交通维护保障中心上海200070

根据广州地铁车辆轮对的磨耗数据,分析轮对磨耗和镟修的特点。针对踏面直径和轮缘厚度两个形面参数,基于高斯过程建立轮对磨耗的数据模型。根据地铁车辆轮对镟修要求,提出一种轮对镟修的控制限策略。在轮对磨耗模型的基础上,给出该镟修... 详细信息

根据广州地铁车辆轮对的磨耗数据,分析轮对磨耗和镟修的特点。针对踏面直径和轮缘厚度两个形面参数,基于高斯过程建立轮对磨耗的数据模型。根据地铁车辆轮对镟修要求,提出一种轮对镟修的控制限策略。在轮对磨耗模型的基础上,给出该镟修策略的蒙特卡罗仿真模型。然后利用蒙特卡罗仿真方法,以轮对期望使用寿命和期望镟修次数为指标,对不同的轮对镟修策略进行分析,从而实现轮对镟修策略的优化。结果表明:轮对轮缘厚度较大或较小时,轮缘磨损均较严重,而踏面直径的磨损速率和轮缘厚度不具有相关性;当轮缘厚度减少到27～28.5 mm时,通过镟修将轮缘厚度恢复到30 mm,这样的镟修策略能较好地延长轮对期望使用寿命,达到约13.2～15.3年。

关键词：地铁车辆轮对磨耗模型镟修策略高斯过程优化

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基于智能运维数据的轮对维护方法研究

智慧轨道交通 2024年第2期61卷 29-35页

作者：王子晗刘路路刘阳曹荣祯王帷中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031 上海地铁维护保障有限公司车辆分公司技术管理部上海200235 上海地铁维护保障有限公司车辆分公司维修一部上海200235

为研究智能运维设备采集数据对轮对维护方法的优化,本文重点分析了轮对尺寸与廓形数据的预处理方法,分析线路的车轮磨耗特征,为轮对维护提供建议,提出适用于研究线路的镟修周期优化方法。通过对智能运维设备采集的轮对数据应用方向的分... 详细信息

为研究智能运维设备采集数据对轮对维护方法的优化,本文重点分析了轮对尺寸与廓形数据的预处理方法,分析线路的车轮磨耗特征,为轮对维护提供建议,提出适用于研究线路的镟修周期优化方法。通过对智能运维设备采集的轮对数据应用方向的分析,采用滤波修正和弦高筛选法对2017—2020年上海地铁实测数据进行预处理,根据不同镟修模板呈现的变化特征具体分析并给出措施,最后建立以镟修模板为区分的轮缘分段磨耗模型,输出了列车级车轮镟修周期优化策略。研究结果表明:通过智能运维设备采集的轮对数据信息较人工测量数据效率显著提高,且能够直观区分踏面与轮缘异常磨耗特征,镟修周期的优化相较于传统尺寸超限镟修方式,更符合实际线路磨耗规律。

关键词：智能运维轮对检测大数据挖掘镟修策略故障分析

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轨道交通车辆轮对寿命预测及镟修优化策略

城市轨道交通研究 2020年第9期23卷 108-112页

作者：叶正君张健雨邢宗义刘英舜南京理工大学自动化学院南京210094

围绕建立轮对全生命周期寿命预测模型和镟修优化策略研究两方面,基于轮径值预测模型与轮缘厚预测模型,实现轮对全生命周期的寿命预测,为轮对低成本运用优化策略研究建立基础。介绍轨道交通车辆轮对低成本运用的方法,提出轮对换向策略与... 详细信息

围绕建立轮对全生命周期寿命预测模型和镟修优化策略研究两方面,基于轮径值预测模型与轮缘厚预测模型,实现轮对全生命周期的寿命预测,为轮对低成本运用优化策略研究建立基础。介绍轨道交通车辆轮对低成本运用的方法,提出轮对换向策略与多模板选择镟轮维修策略,给出基于多模板选择的混合镟轮维修优化策略,并结合实例与传统镟轮维修策略进行对比分析。

关键词：轨道交通轮对磨耗镟修策略多模板选择

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高速动车组轮对尺寸预测及镟修策略研究

高速动车组轮对尺寸预测及镟修策略研究

作者：陈紫薇西南交通大学

学位级别：硕士

随着世界各地高速动车组的蓬勃发展,列车运行的安全性越来越受到社会的关注。良好的车轮廓形不仅可以确保列车在轨道上的正确位置,以确保安全运行,还可以减少车轮与轨道之间的磨损,延长车轮的使用寿命,从而降低制造和维护成本。因此,准... 详细信息

随着世界各地高速动车组的蓬勃发展,列车运行的安全性越来越受到社会的关注。良好的车轮廓形不仅可以确保列车在轨道上的正确位置,以确保安全运行,还可以减少车轮与轨道之间的磨损,延长车轮的使用寿命,从而降低制造和维护成本。因此,准确预测动车组轮对的尺寸,优化轮对镟修策略对于列车维护和铁路安全具有重要的现实意义。本论文以动车组轮对为主要研究对象,针对现场测量数据进行了分析和研究。由于轮对尺寸数据的变化受运行环境和其他因素影响的复杂性,建立了一种用于车轮尺寸数据的粒子群优化多核极限学习机(PSO-MKELM)预测模型。构建了轮对磨损模型和镟修策略研究模型,并在仿真结果的基础上提出了合理的镟修策略。具体工作包括以下几个方面:首先,本文分析了动车组车轮尺寸数据的变化规律,并将核极限学习机(KELM)算法应用于车轮尺寸的预测。多核(MK)函数由多项式核函数和径向基核函数组成,集成到极限学习机(ELM)中,粒子群优化算法(PSO)用于优化该模型的4个关键参数。对于CRH2高速动车组的轮径和轮缘数据,通过比较不同算法的预测结果,验证了该方法的合理性和准确性。与BP模型,ELM模型和三种常用的KELM模型相比,预测结果表明PSO-MKELM模型具有更高的决定系数,更低的均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分误差,证明了 PSO-MKELM的有效性。此外,在CRH2A动车组现场测量数据分析的基础上,建立了轮对磨损模型,估计当轮缘厚度约为30.3mm时,轮缘厚度的磨损率较低。以车轮最长的使用寿命和最小的镟修次数为指标,车轮直径和轮缘磨损的限度值为约束条件,研究单轮优化镟修策略。通过模拟计算得出最佳的镟修策略。最后,在确保轮径差不超过限度值的条件下,分析了整车轮对的镟修量。

关键词：预测模型轮对尺寸核极限学习机多核镟修策略

城轨列车轮对安全状态分析预测与镟修策略优化方法研究

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城轨列车轮对安全状态分析预测与镟修策略优化方法研究

作者：廖贵玲北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：随着城市人口的急剧增长,在解决城市交通问题中,城轨列车的作用日益显著。城轨列车运量大、速度快,其运行的可靠性、安全性对保证人们的正常出行有着重要意义。轮对作为城轨列车走行部的关键部件,其直接与钢轨接触受力,极易产生... 详细信息

摘要：随着城市人口的急剧增长,在解决城市交通问题中,城轨列车的作用日益显著。城轨列车运量大、速度快,其运行的可靠性、安全性对保证人们的正常出行有着重要意义。轮对作为城轨列车走行部的关键部件,其直接与钢轨接触受力,极易产生轮缘磨耗、轮径差等损伤,而车轮磨耗将导致踏面及其周向发生变化,进而使轮轨关系发生变化。为保证城轨列车的安全运行,及时掌握轮对状态并制定相应的处理措施至关重要。目前我国城轨列车轮对购买成本较高,且不当的镟修策略将加速轮对寿命的到限,增加了轮对镟修成本。因此,制定合理的镟修策略,对提高城轨列车运行安全性及降低运营成本具有重要的意义。首先,为准确获得轮对状态,本文介绍了模糊理论与安全域,在此基础上提出模糊安全域,进行轮对状态辨识,根据轮对状态特征量将轮对状态划分为低风险区、中风险区及高风险区。然后,为预测未来时刻的轮对状态,本文研究了轮对尺寸预测模型,在介绍BP神经网络、支持向量回归(SVR)基本知识以及二者预测建模的基本步骤的基础上,采用遍历法确定BP神经网络结构建立BP神经网络轮对尺寸预测模型,运用遗传算法(GA)优化支持向量回归建立GA-SVR轮对尺寸预测模型,对比分析仿真结果,证明了GA-SVR轮对尺寸预测模型的优越性及有效性。最后,为获得较优的轮对镟修计划,在轮对状态辨识和轮对尺寸预测的基础上,研究了轮对镟修策略优化。根据某一类型城轨列车轮对的检修数据,利用SPSS拟合出轮缘磨耗随轮缘厚的曲线,求解出最优轮缘厚镟修恢复阈值。由于轮对踏面几何尺寸由轮缘厚及轮径值综合确定,且受轮径差的限制,本文进行了考虑轮缘厚及轮径差的轮对镟修策略研究,并运用现场检修数据进行了分析验证。

关键词：城轨列车轮对状态辨识状态预测镟修策略

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城轨列车轮对磨耗预测模型及镟修策略研究

城轨列车轮对磨耗预测模型及镟修策略研究

作者：冀楠南京理工大学

学位级别：硕士

城轨列车轮对是列车走行部最重要的部件之一,对列车运行的安全平稳性起着至关重要的作用。由于运行过程中轮对的不断磨损,需根据轮对尺寸对其进行镟修或更换。因此,研究轮对尺寸的磨耗趋势,建立轮对磨耗预测模型,并根据磨耗预测模型制... 详细信息

城轨列车轮对是列车走行部最重要的部件之一,对列车运行的安全平稳性起着至关重要的作用。由于运行过程中轮对的不断磨损,需根据轮对尺寸对其进行镟修或更换。因此,研究轮对尺寸的磨耗趋势,建立轮对磨耗预测模型,并根据磨耗预测模型制定合理的镟修策略以延长轮对使用寿命,降低轮对运营成本,保障列车安全运行具有重要意义。基于轮对历史数据建立多核融合的LSSVR轮对磨耗预测模型,并给出3种降低轮对磨耗的策略。主要工作如下:(1)在对大量轮对数据进行预处理的基础上,建立基于多核LSSVR的轮对磨耗预测模型,包括单轮轮缘厚参数与单轮轮径参数的磨耗预测模型。最终获取整车轮对的磨耗预测模型,实现针对不同轮对尺寸和轮对编号下磨耗速率的预测。(2)根据磨耗预测模型,研究自适应双空间学习模型,并对镟修策略进行多目标优化,得到一组镟修策略。对比常见的几组镟修策略,优化策略在保证列车安全运行的同时,延长至少15%的轮对使用寿命,降低至少9.4%的镟修作业量。(3)针对不同轮对尺寸下磨耗速率的差异情况,研究了预防性镟修策略,将轮对使用寿命提升了16%;针对同轴两侧轮对磨耗速率的差异现象研究了列车换端策略,将高磨耗速率侧的轮对磨耗速率降低了11.3%;针对不同轴轮对磨耗速率的差异研究了轮对差异化镟修策略,将轮对单镟修周期长度延长了15.7%。

关键词：城轨列车轮对磨耗预测模型镟修策略多目标概率优化

基于神经网络的高速列车轮对尺寸预测及镟修策略研究

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基于神经网络的高速列车轮对尺寸预测及镟修策略研究

作者：张佳文西南交通大学

学位级别：硕士

随着高速铁路的快速发展,高铁作为城市轨道交通运输的重要纽带,列车部件上任何一个细微故障都有可能影响到高速列车的运行安全。轮对是列车运行的关键部件,在运行过程中极易磨耗,及时对其状态进行检测、镟修或更换等维修保养工作的花销... 详细信息

随着高速铁路的快速发展,高铁作为城市轨道交通运输的重要纽带,列车部件上任何一个细微故障都有可能影响到高速列车的运行安全。轮对是列车运行的关键部件,在运行过程中极易磨耗,及时对其状态进行检测、镟修或更换等维修保养工作的花销占比很大。健康的轮对状态是确保列车安全稳定运行的重要条件,并且可以保持乘客的乘坐舒适度,同时延长轮轨使用寿命。因此,对轮对隐患指标值进行预测来保证轮对尺寸信息在安全使用范围内,有利于铁路管理部门及时制定有效的维修措施,提高列车的运行安全性、舒适性以及经济性。本论文的主要研究对象为动车组轮对,针对大量现场实测数据进行分析和研究。在此基础上,建立了一种用于车轮尺寸数据的自适应差分进化最小二乘反向传播神经网络（ADE-LMBP）预测模型,建立了轮对磨耗模型（包括轮缘厚度磨耗模型及轮径磨耗模型）,基于磨耗模型提出单轮镟修策略优化目标,通过蒙特卡罗仿真法给出了更好的镟修策略建议。具体工作如下:首先,本文针对CRH2A型动车组所有车轮的外形参数随列车运行的变化情况进行初步的数据分析。以车轮轮径值和轮缘厚度值为预测对象,提出了ADE-LMBP优化算法,其中自适应差分进化算法（ADE）用于优化LMBP模型的初始权值和阈值。为了检验ADE-LMBP模型的预测性能,并结合动车轮对尺寸预测的需求,设计了一个单变量非线性函数的仿真实验。通过与BP神经网络、LMBP神经网络和DE-LMBP模型的预测结果相比较,验证了将ADE-LMBP预测模型应用于轮对尺寸数据上的合理性。此外,基于CRH2A型动车组大量实测数据的数值分析情况,分别建立了轮缘厚度磨耗模型和轮径磨耗模型。在单轮镟修策略优化研究中,将优化目标设置为车轮最长使用寿命和最低镟修次数,约束条件设置为车轮轮径及轮缘厚的磨耗限度,通过蒙特卡罗仿真方法给出了5种最佳镟修方案,有效延长了轮对的使用寿命。

关键词：轮对尺寸预测模型神经网络差分进化算法镟修策略

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基于SMDP的高速动车组车轮镟修策略研究

基于SMDP的高速动车组车轮镟修策略研究

作者：李兵北京交通大学

学位级别：硕士

近年来随着我国经济飞跃发展和社会需求的提高,高速铁路进入了全面发展时代,高铁运营里程和动车组数量不断增加。极大地提高了我国铁路客运能力,给社会带来了巨大的经济效益和社会效益。越来越多的动车组投入使用,对动车组在役安全和科... 详细信息

近年来随着我国经济飞跃发展和社会需求的提高,高速铁路进入了全面发展时代,高铁运营里程和动车组数量不断增加。极大地提高了我国铁路客运能力,给社会带来了巨大的经济效益和社会效益。越来越多的动车组投入使用,对动车组在役安全和科学有效的维修管理提出了更高的要求和挑战。车轮作为动车组最重要的部件之一,更是维修研究中的重中之重。车轮在运行过程中,与轨道不断接触,造成轮缘和踏面难以避免的磨耗,对整个动车组的行车安全及稳定性产生威胁。为了恢复车轮的正常几何尺寸和确保动车组的运行安全,必须对磨耗车轮进行镟修或更换。然而,镟修会导致车轮材料的减少和维修成本的增加。如果镟修量过大会导致车轮过早报废,镟修量过少导致镟修成本增加。因此,"何时镟修,镟修量多少"成为车轮镟修策略制定中亟待解决的关键问题。针对该问题,本文提出一种基于车轮周期状态检测信息的动态镟修策略,降低车轮维修成本,延长其使用寿命。首先通过对某编组车轮测量数据的统计分析,确定踏面直径和轮缘厚度磨耗速率的分布,揭示动车组车轮踏面和轮缘磨耗规律。同时,根据镟修结果数据的统计和分析,确定镟修比例系数的分布规律,为后续车轮镟修策略的研究奠定基础。接着,在上述研究的基础上,将车轮踏面直径和轮缘厚度的退化过程离散成有限的退化状态,建立二维状态空间,以单位期望成本最低为目标,构建基于SMDP的镟修优化模型,并采用策略迭代算法对模型求解。然后,综合考虑磨耗和外部冲击对车轮退化过程的影响,构建了基于失效阈值冲击模型和SMDP的镟修优化模型。最后,在上述建立的磨耗分布和镟修比例系数分布基础上,根据某编组动车组车轮的实测数据,将本文提出的动态镟修策略与固定镟修策略作比较,验证了提出的动态镟修策略的有效性。

关键词：动车组车轮磨耗镟修策略 SMDP 外部冲击策略迭代算法