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转向架外侧定位抗侧滚扭杆结构强度评估方法

城市轨道交通研究 2024年第7期27卷 9-15页

作者：陆军金希红罗征志大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室株洲420001 中车株洲电力机车有限公司株洲420001 西南交通大学机械工程学院成都610031

[目的]为了对轨道交通列车外侧支撑抗侧滚装置扭杆轴的扭转刚度和扭杆轴强度进行求解,提出一种引入变形协调条件的扭杆轴解析分析方法。[方法]以外侧支撑抗侧滚扭杆装置的1/2扭杆轴为例,根据其受力状态和载荷分布,利用结构的对称性及承... 详细信息

[目的]为了对轨道交通列车外侧支撑抗侧滚装置扭杆轴的扭转刚度和扭杆轴强度进行求解,提出一种引入变形协调条件的扭杆轴解析分析方法。[方法]以外侧支撑抗侧滚扭杆装置的1/2扭杆轴为例,根据其受力状态和载荷分布,利用结构的对称性及承担反对称工作载荷的特点,引入结构变形协调条件,求解一次超静定系统的未知力和力矩,获得扭杆轴的剪力和弯矩分布,并推导出抗侧滚扭杆装置扭转刚度和强度的计算公式。以52CrMoV4弹簧钢制造的外侧支撑抗侧滚扭杆装置为例,对比分析了外侧支撑扭杆轴的解析解法计算结果和有限元模型的计算结果。[结果及结论]所提解析解法能够较为便捷地确定扭杆轴不同截面位置的工作应力水平和应力状态,为确定扭杆轴的截面几何参数、不同危险截面的等效应力计算方法和扭杆轴的疲劳失效机理分析提供了理论基础。与有限元法相比,所提解析法具有计算原理简单、计算速度快等优点。

关键词：轨道交通转向架抗侧滚扭杆外侧支撑

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一种低地板有轨电车轴桥结构设计和强度分析

技术与市场 2024年第2期31卷 19-24页

作者：刘晖霞刘宁汪彦宏中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001 大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001

为某出口低地板有轨电车项目设计了一种轴桥,并参考EN 13103-1、BS 8535等标准对极限工况和运行工况下的轴桥进行了受力分析,采用有限元方法对轴桥的静强度和疲劳强度进行校核,得到最大Von Mises应力和Goodman疲劳评定图。分析结果表明... 详细信息

为某出口低地板有轨电车项目设计了一种轴桥,并参考EN 13103-1、BS 8535等标准对极限工况和运行工况下的轴桥进行了受力分析,采用有限元方法对轴桥的静强度和疲劳强度进行校核,得到最大Von Mises应力和Goodman疲劳评定图。分析结果表明:设计的轴桥满足静强度及疲劳强度要求;受力计算方法可为同类产品提供参考。

关键词：低地板轴桥静强度疲劳强度

轨道交通车辆制动冲击评价及数据分析方法探讨

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技术与市场 2024年第5期31卷 60-63页

作者：黄焱高雄陈铁柱大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

因为轨道交通车辆制动冲击暂时没有统一的评价方法,分析标准中平均冲击和瞬时冲击的定义以及制动过程中制动冲击产生的情况,确认采用瞬时冲击作为制动冲击评价对象更能反映制动冲击的变化情况,同时对于《铁路应用-乘客乘坐舒适度-测量... 详细信息

因为轨道交通车辆制动冲击暂时没有统一的评价方法,分析标准中平均冲击和瞬时冲击的定义以及制动过程中制动冲击产生的情况,确认采用瞬时冲击作为制动冲击评价对象更能反映制动冲击的变化情况,同时对于《铁路应用-乘客乘坐舒适度-测量与评价》BS EN 12299—2009中提出的横向瞬时减速度一阶导数数据分析方法进行分析和提炼,提出制动冲击的数据分析方法。

关键词：平均制动冲击瞬时制动冲击纵向减速度

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基于数字散斑的轮轨垂向载荷识别方法研究

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 851-859页

作者：陈晶伟姜曼杨岳中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 株洲电力机车有限公司大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412000

快捷有效地进行轮轨垂向载荷检测对保障轨道车辆的服役可靠性与运行安全具有重要意义。现有轮轨载荷检测方法尽管能实现轮轨垂向载荷的有效检测,但其测量精度受传感器布设方案、系统标定的限制,仅能实现定点检测。因此,引入数字散斑图... 详细信息

快捷有效地进行轮轨垂向载荷检测对保障轨道车辆的服役可靠性与运行安全具有重要意义。现有轮轨载荷检测方法尽管能实现轮轨垂向载荷的有效检测,但其测量精度受传感器布设方案、系统标定的限制,仅能实现定点检测。因此,引入数字散斑图像相关技术,为轮轨垂向载荷的快速、非定点检测提供新的技术方案。为了实现钢轨轨侧应力场的非接触、快速测量,通过左右相机同步采集垂向载荷作用下的钢轨散斑图像序列,并通过图像相关理论模型进行变形前后子区像素点的匹配和应力场计算。为了利用数字散斑检测获得的钢轨轨侧应力分布进行轮轨垂向载荷的识别,提出一种基于极限学习机(ELM)的轮轨垂向载荷识别方法。该方法采用Workbench有限元软件建立钢轨的数值模型,通过数值模拟结果选取应力变化相对敏感的区域作为轮轨垂向载荷检测的兴趣域,基于应力场数据集和对应的载荷数据集设计ELM网络参数,进而实现轮轨垂向载荷的自动识别。为了验证提出的轮轨垂向载荷识别模型的有效性,搭建基于XT-DIC的轮轨垂向载荷数字散斑检测实验平台。实验结果表明,用Y和Z方向模应力输入的方式构建的ELM模型有着最佳的识别性能,其垂向载荷预测误差仅有5.357%。研究结果为轮轨垂向载荷的非定点快速检测提供了新的可靠途径。

关键词：轮轨载荷数字散斑图像钢轨应力 ELM

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考虑温度和应变率效应的PET泡沫单轴压缩力学性能

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材料科学与工程学报 2024年第1期42卷 91-98页

作者：金希红毛敏捷张豪霍新涛王锴大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

PET泡沫作为一种典型的热塑性泡沫材料,具有优异的力学性能及环保可回收特性,这使其在航空航天、船舶、轨道交通等领域具有较广泛的应用前景。PET泡沫单轴压缩性能受温度及应变率影响显著,然而目前依然缺乏可作为其工程分析与建模基础... 详细信息

PET泡沫作为一种典型的热塑性泡沫材料,具有优异的力学性能及环保可回收特性,这使其在航空航天、船舶、轨道交通等领域具有较广泛的应用前景。PET泡沫单轴压缩性能受温度及应变率影响显著,然而目前依然缺乏可作为其工程分析与建模基础的足够的实验数据。为此,基于单轴压缩工况,开展了温度(20~100℃)和应变率(10-3~150 s-1)对其力学性能影响的研究。实验结果表明:PET泡沫具有温度软化效应和应变率敏感效应,其单轴压缩性能在玻璃化转变温度前后下降较为明显,动态压缩相较于准静态压缩力学性能有所提升。最后,基于实验数据,建立可以预测PET泡沫在不同温度下准静态压缩应力-应变关系的本构模型。本研究能够为PET泡沫材料的工程应用提供结构设计的基础数据和本构模型。

关键词： PET泡沫温度效应应变率效应压缩性能本构模型

基于振动响应的高速动车车轮踏面磨耗状态识别

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铁道车辆 2024年第04期62卷 26-32+95页

作者：吴锐东沈龙江姚远孟凡愚西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室中车株洲电力机车有限公司大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室

针对高速动车车轮踏面磨耗状态识别问题,融合车辆振动响应及其幅值滑动平均值特征,提出一种基于双向门控循环单元(Bi-directional Gated Recurrent Unit, Bi-GRU)网络的车轮踏面磨耗状态识别方法。首先,以国内某型高速动车为对象,采用SI... 详细信息

针对高速动车车轮踏面磨耗状态识别问题,融合车辆振动响应及其幅值滑动平均值特征,提出一种基于双向门控循环单元(Bi-directional Gated Recurrent Unit, Bi-GRU)网络的车轮踏面磨耗状态识别方法。首先,以国内某型高速动车为对象,采用SIMPACK进行车辆动力学仿真,定义五类不同等效锥度磨耗状态的车轮踏面,考虑悬挂结构参数、轮轨接触状态等随机因素,获取车体与构架横向振动加速度;其次,结合横向加速度及其幅值滑动平均值,使用特征融合技术建立不同磨耗踏面的多维特征融合数据集;最后,采用Bi-GRU网络建立踏面磨耗状态识别模型,训练模型结构参数并验证其识别效果。结果表明:该模型能够有效识别高速动车车轮踏面磨耗状态,识别准确率优于传统最近邻、决策树和支持向量机模型,并具备一定抗噪能力。对于线路实测数据集,迁移模型准确率超过98%,证明模型具有良好的泛化性能。

关键词：车轮踏面磨耗等效锥度特征融合状态识别双向门控循环单元

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基于弹性车辆系统和OTPA方法的车辆振动传递特性分析

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交通运输工程学报 2024年第2期24卷 179-192页

作者：郭冰彬罗志翔肖乾程玉琦杨逸航朱恩豪中车株洲电力机车有限公司重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南株洲412001 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 江西机电职业技术学院车辆工程学院江西南昌330013

为了准确分析轨道车辆在较宽频域范围内的振动特性及传递规律,提出了一种基于弹性车辆系统动力学仿真模型的工况传递路径分析(OTPA)方法;建立了包含柔性轮对、构架和车体的弹性车辆系统动力学模型和与之结构参数完全相同的刚体模型,从... 详细信息

为了准确分析轨道车辆在较宽频域范围内的振动特性及传递规律,提出了一种基于弹性车辆系统动力学仿真模型的工况传递路径分析(OTPA)方法;建立了包含柔性轮对、构架和车体的弹性车辆系统动力学模型和与之结构参数完全相同的刚体模型,从时域的角度研究了轮对、构架和车体的振动特性,并将仿真结果与实测数据进行了对比,探究了弹性处理方式对车辆振动的影响,得出了振动能量的衰减规律;从频域的角度研究了在实测钢轨垂向不平顺的激励下,弹性车辆系统的振动特性;运用OTPA方法仿真分析了钢轨垂向不平顺结合车轮多边形的复杂工况下,车辆系统从轮对到构架至车体这一自下而上的振动传递过程当中垂向振动的主要传递路径。研究结果表明:车辆系统的弹性处理方式对整车振动有重要影响,弹性模型的轮对、构架和车体的振动加速度相比于刚体模型在中低频范围内更接近实测值,轴箱、构架和车体的最大振动幅值分别为250~450、30~40、3~4 m·s^(-2),由轮对至构架到车体,振动幅值呈一个数量级衰减;弹性模型的平稳性指标大于刚体模型,并且速度越大趋势越明显,车辆的弹性振动对运行性能的影响随着速度的提高而增大;车辆系统在复杂工况下,振动主要通过一系钢弹簧传递至构架,再通过空气弹簧和牵引拉杆传递至车内地板。

关键词：轨道交通弹性车辆系统工况传递路径分析钢轨垂向不平顺车轮多边形刚体模型传递路径

内燃动车组动力包刚柔耦合双层隔振系统动力学建模及参数影响分析

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现代制造工程 2024年第5期 71-79,47页

作者：李超余康凡张建润刘晓波重载快捷大功率电力机车全国重点实验室株洲412001 中车株洲电力机车有限公司株洲412001 东南大学机械工程学院南京211189

动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电... 详细信息

动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电机组、散热器机组、公共构架和车体地板子结构,通过2次频响函数综合建立了公共构架B-基础D综合体和机组刚体的频响函数表达式,大大提升了建模效率与计算速度,对工程计算和设计具有重要的价值。通过与ABAQUS软件中有限元频响结果进行对比,验证了该方法的正确性与计算精度。以某型内燃动车组动力包系统为研究对象,利用该建模方法,结合动力包系统实际隔振设计需求,研究了子结构质量比、子结构刚度、子结构阻尼、各级隔振器刚度及阻尼等参数对动力包系统隔振性能的影响规律,为内燃动车组动力包隔振系统设计及优化提供了理论支撑。

关键词：动力包刚柔耦合双层隔振系统频响函数综合刚柔耦合隔振性能功率流

动车组牵引系统对欧洲国家轨道电路反转电流谐波的影响

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电力机车与城轨车辆 2024年第4期47卷 21-27页

作者：李春波周安德李西宁范丽冰陈三猛任泽文钟罗全中车株洲电力机车有限公司重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南株洲412001

欧洲各国信号系统广泛采用轨道电路,欧盟铁路互联互通技术规范(TSI)认证对动车组的反转电流谐波有详细标准要求,并且欧洲各国也有严苛的本国标准要求,为保证铁路信号系统的正常工作,动车组必须抑制25 Hz~20 kHz的低频和高频反转电流谐波... 详细信息

欧洲各国信号系统广泛采用轨道电路,欧盟铁路互联互通技术规范(TSI)认证对动车组的反转电流谐波有详细标准要求,并且欧洲各国也有严苛的本国标准要求,为保证铁路信号系统的正常工作,动车组必须抑制25 Hz~20 kHz的低频和高频反转电流谐波,保证动车组反转电流谐波在标准限值内。文章基于面向欧洲市场的动车组项目,搭建仿真模型进行反转电流谐波仿真研究,分析提出牵引系统对欧洲国家轨道电路系统的反转电流谐波影响因素及抑制解决方案,并对动车组进行试验测量对比验证,结果表明,动车组达到TSI认证及运营国国家公告技术规范(NNTR)对反转电流谐波的标准要求。

关键词：反转电流谐波轨道电路动车组牵引系统 TSI认证