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转向架曲线轨道运行的蛇行模式和分岔特征

铁道学报 2024年第8期46卷 37-47页

作者：侍玉青杨九河罗冠炜兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 甘肃省轨道交通装备系统动力学与可靠性重点实验室甘肃兰州730070 西南交通大学轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031 中国铁路成都局集团有限公司四川成都610082

以曲线轨道运行的两轴转向架为研究对象,通过二维参数-变量分岔图,探讨其在非线性轮缘力作用下的蛇行模式和分岔特征。对比分析转向架系统在新轮期和磨耗期两种情况下的动力学特性,分析由磨耗引起的车轮踏面轮廓变化对转向架系统蛇行特... 详细信息

以曲线轨道运行的两轴转向架为研究对象,通过二维参数-变量分岔图,探讨其在非线性轮缘力作用下的蛇行模式和分岔特征。对比分析转向架系统在新轮期和磨耗期两种情况下的动力学特性,分析由磨耗引起的车轮踏面轮廓变化对转向架系统蛇行特性的影响。揭示蛇行模式和分岔特征与车轮踏面等效锥度的关联关系。确定参数敏感度及合理匹配范围,为铁路车辆悬挂参数的综合设计和最优组合提供理论依据。研究结果表明:导轮和后轮与轨道的冲击均始于轮缘与外轨的冲击,无论是新轮期还是磨耗期,后轮与内轨和外轨的冲击均滞后于导轮,且导轮对轨道的冲击强度大于后轮,磨耗期,这种现象更为显著。车轮踏面轮廓变化对周期1蛇行模式的失稳速度产生的影响较大,其失稳速度主要由周期倍化分岔和Neimark-Sacker分岔引起。

关键词：两轴转向架蛇行运动分岔参数域

基于信息间隙决策理论的卡车式移动充电站协同调度策略

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电力系统自动化 2024年第15期48卷 44-53页

作者：何克成贾宏杰穆云飞余晓丹肖迁董晓红智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 兰州交通大学新能源与动力工程学院甘肃省兰州市730070 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市300131

卡车式移动充电站(TMCS)由于具有良好的移动储能及调度灵活性已经引起国内外业界的高度关注,而其潜在的应用价值尚未得到充分挖掘。为此,提出一种基于信息间隙决策理论(IGDT)的TMCS协同优化调度策略,以协调其在为电动汽车充电服务和电... 详细信息

卡车式移动充电站(TMCS)由于具有良好的移动储能及调度灵活性已经引起国内外业界的高度关注,而其潜在的应用价值尚未得到充分挖掘。为此,提出一种基于信息间隙决策理论(IGDT)的TMCS协同优化调度策略,以协调其在为电动汽车充电服务和电网能量套利之间的协同运行。根据运营商对风险的偏好程度,分别建立鲁棒IGDT模型和机会IGDT模型,在不同风险态度下,探讨了电动汽车充电需求以及电网注入功率的不确定性对运营商优化调度方案的影响。算例分析表明,所提方法能够为考虑多重不确定因素的TMCS优化调度决策提供有效支撑,在兼顾充电服务质量的同时保障充电设施运营商的收益。

关键词：卡车式移动充电站优化调度不确定性信息间隙决策理论能量套利

基于机器学习的增材制造合金材料力学性能预测研究进展与挑战

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力学学报 2024年第7期56卷 1892-1915页

作者：胡雅楠余欢吴圣川奥妮阚前华吴正凯康国政西南交通大学力学与航空航天学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响... 详细信息

增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一.其中,增材构件的大批量生产和高可靠应用,关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性.而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响下,基于传统经验模型和有限数据的增材制造金属力学性能预测效率与准确性面临着严峻挑战.近年来,作为大数据与人工智能发展到一定阶段的必然产物,机器学习(machine learning, ML)方法为有效处理高维物理量之间的复杂非线性关系提供了契机,在增材制造合金材料力学性能预测领域得到持续关注.文章综述了机器学习在增材制造材料及构件力学性能预测中的国内外研究进展.首先简述了常见的机器学习算法和通用的机器学习流程,重点分析了融合物理信息的机器学习(physics-informed machine learning, PIML)方法的特点与构造方式;然后概述了增材制造合金材料力学性能4大影响因素的形成原因及机器学习在这些影响因素预测中的应用现状;重点介绍了ML和PIML在拉伸性能和疲劳断裂性能预测中的代表性研究成果;最后指出当前机器学习在力学性能预测中的局限性,并探讨了发展趋势和技术前景.

关键词：数据驱动机理驱动微观组织缺陷演化疲劳寿命

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双柱体系统局部电场计算的互偶极子模型

电工技术学报 2024年第12期39卷 3869-3883页

作者：张嘉琳康永强蒲绪宏李帅兵兰州交通大学新能源与动力工程学院兰州730070 大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室天水741020

两相体局部电场计算模型是研究两相体电场分布、相互作用机制等重要课题的关键,而线电偶极子模型是当前双柱体系统电场计算的经典模型,但当柱体间距较近且介电常数较大时,其计算误差显著增大。针对该问题,该文考虑双柱体系统在均匀电场... 详细信息

两相体局部电场计算模型是研究两相体电场分布、相互作用机制等重要课题的关键,而线电偶极子模型是当前双柱体系统电场计算的经典模型,但当柱体间距较近且介电常数较大时,其计算误差显著增大。针对该问题,该文考虑双柱体系统在均匀电场中的相互作用与极化过程,将处于电场环境中的柱体极化过程分解为外电场极化与相互作用极化两个过程,其中外电场极化结果通过位于柱体轴心的自偶极矩表征,而柱体间极化结果通过一个偏离柱体轴心的互偶极矩表征,并由此构建了双柱体系统互偶极子模型。通过与经典线电偶极子模型及有限元模型计算结果的对比发现,所提的双柱体系统互偶极子模型即使在柱体间距D=0.1R且介电常数之比εi/εe=100时,其计算误差仍小于5%,该结果表明互偶极子模型能够在柱体间距较小且介电常数之比较大时,对双柱体系统的电场分布得到较为精确的计算结果。

关键词：双柱体系统柱体间相互作用电场分布互偶极子模型

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内外激励下机车齿轮磨损仿真分析

交通运输工程学报 2024年第2期24卷 166-178页

作者：朱海燕王梦威郑宇轩易勇肖乾曾京张卫华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 广东城际铁路运营有限公司广东广州510310 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031

通过Archard磨损公式和Hertz接触模型,建立了考虑动态磨损系数的机车齿轮磨损数值仿真模型,计算了理想情况下齿面磨损分布情况;利用ABAQUS二次开发UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格,建立了齿轮磨损有限元模型,在仿真后通过MATLAB提... 详细信息

通过Archard磨损公式和Hertz接触模型,建立了考虑动态磨损系数的机车齿轮磨损数值仿真模型,计算了理想情况下齿面磨损分布情况;利用ABAQUS二次开发UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格,建立了齿轮磨损有限元模型,在仿真后通过MATLAB提取齿面磨损信息,并将有限元计算结果与数值仿真结果进行了对比;通过改变模型参数,研究了摩擦因数和中心距误差对齿面磨损的影响;基于多体动力学软件SIMPACK建模仿真得到了轮轨激励下从动齿轮垂向振动位移,并将其加载到有限元模型进行齿面磨损仿真计算。计算结果表明:2种计算方法得出的齿轮磨损分布情况较为一致,即主、从动齿轮最大磨损深度均在齿根处,节线处磨损深度为0,且节线两侧单双齿交替区域磨损深度均出现突变,磨损深度总量随摩擦因数的增大而增加,且均位于以节线为界靠近齿根处,当摩擦因数最大值取0.25时,磨损深度总量为3.104×10^(-6)mm,而齿顶处相反;当中心距误差为负时,随着中心距的减少,磨损深度总量呈增大趋势,最大值为3.313×10^(-6)mm,而当中心距误差为正时,随着中心距的增大,磨损深度总量变化甚微;轮轨外部激励会加剧齿根处磨损,影响齿轮寿命及行车安全。

关键词：车辆工程机车齿轮内外激励齿面磨损摩擦因数中心距误差轮轨激励

高速列车会车时桥梁振动和结构辐射噪声特性分析

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振动与冲击 2024年第14期43卷 122-130,147页

作者：杜淼王开云閤鑫张小安兰州交通大学机电工程学院兰州730070 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

高速列车会车时会引起桥梁振动加剧,进而影响桥梁结构辐射噪声。基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学理论、有限元及边界元法,建立了桥梁结构噪声预测模型,对比了单车与会车时桥梁的振动与噪声特性及机理,研究了板件声压贡献情况。结果表明:... 详细信息

高速列车会车时会引起桥梁振动加剧,进而影响桥梁结构辐射噪声。基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学理论、有限元及边界元法,建立了桥梁结构噪声预测模型,对比了单车与会车时桥梁的振动与噪声特性及机理,研究了板件声压贡献情况。结果表明:列车交会时桥梁加速度和声功率整体较单车运行时更大,但声功率变化趋势一致且优势频段均为30~90 Hz;会车工况下靠近地面区域的声压级较单车运行时显著增大,桥下和桥旁典型场点处声压级也更大,最大差值分别为4~7 dB和6~9 dB;在20 Hz处各场点噪声均低于听阈,在63 Hz以上频段内噪声响度级约为60~70 phon,两种工况下响度级差异在10 phon以内;总体而言,在优势频段内,会车时桥梁各板件对典型场点的声贡献量较单车运行时更大,其中左腹板对桥下和桥旁各场点的声贡献量变化最显著,最大增幅分别为10.13 dB和10.27 dB。

关键词：高速铁路会车桥梁振动结构噪声板件贡献

均载组合式小轮径货车转向架车轮型面优化设计研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 248-254,272页

作者：曹玉峰张卫华祁亚运池茂儒王洪昆西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 国能铁路装备有限责任公司北京100011 重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

小轮径转向架技术是驼背运输车辆的关键技术,小轮径低地板驮背车车轮型面磨耗问题严重,对其动力学性能造成严重影响,为了进一步提升其服役性能,对小轮径低地板驮背车车轮型面进行优化设计。首先建立小轮径低地板驮背车动力学模型,然后... 详细信息

小轮径转向架技术是驼背运输车辆的关键技术,小轮径低地板驮背车车轮型面磨耗问题严重,对其动力学性能造成严重影响,为了进一步提升其服役性能,对小轮径低地板驮背车车轮型面进行优化设计。首先建立小轮径低地板驮背车动力学模型,然后利用轮径差反向设计方法对车轮型面进行优化,最后利用车辆动力学模型对优化后型面的车辆动力学性能和磨耗特性进行验证分析。结果表明,优化后型面进一步降低了车轮等效锥度,同时减小了轮轨法向接触应力。通过对比优化前后动力学特性,优化后车轮型面有效提升了空重车状态下的临界速度,空车临界速度较LM踏面提高23.3%,重车临界速度较LM踏面增大17.54%。同时优化后型面有效提升了车辆的平稳性和曲线通过性能,最后利用车轮磨耗模型计算了直线段和曲线段的车轮磨耗,优化后曲线外侧车轮磨耗最大深度减小54.8%,曲线内侧车轮磨耗最大深度减小48.13%,型面优化可以有效减小小轮径低地板驮背车直线段和曲线段的车轮磨耗,为抑制车轮磨耗,提升服役性能具有重要作用。

关键词：驼背货车小轮径转向架反向设计法车轮型面优化车轮磨耗

基于机器学习的增材制造金属力学性能预测研究进展与挑战

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力学学报 2024年

作者：胡雅楠余欢吴圣川奥妮阚前华吴正凯康国政西南交通大学力学与航空航天学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一。其中，增材构件的大批量生产和高可靠应用，关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性。而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同... 详细信息

增材制造是现代高端装备制造领域的革命性突破技术之一。其中，增材构件的大批量生产和高可靠应用，关键在于制造可重复性、质量可靠性与性能可预测性。而在各向异性组织、广域分布缺陷、深部残余应力和复杂表面粗糙度等诸多因素的共同影响下，基于传统经验模型和有限数据的增材制造金属力学性能预测效率与准确性面临着严峻挑战。近年来，作为大数据与人工智能发展到一定阶段的必然产物，机器学习（Machine learning, ML）方法为有效处理高维物理量之间的复杂非线性关系提供了契机，在增材制造力学性能预测领域得到持续关注。本文综述了机器学习在增材制造材料及构件力学性能预测中的国内外研究进展。首先简述了常见的机器学习算法和通用的机器学习流程，重点分析了融合物理信息的机器学习（Physics-informed machine learning, PIML）方法的特点与构造方式；然后概述了增材制造力学性能四大影响因素的形成原因及机器学习在这些影响因素预测中的应用现状；重点介绍了ML和PIML在增材制造拉伸性能和疲劳断裂性能预测中的代表性研究成果；最后指出当前机器学习在增材制造力学性能预测中的局限性，并探讨了发展趋势和技术前景。

关键词：数据驱动机理驱动微观组织缺陷演化疲劳寿命

轮轨激励对高速列车轴装制动盘热-机耦合疲劳分析

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机械工程学报 2024年第4期60卷 409-419页

作者：朱海燕黎洁肖乾陈道云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南昌330013 华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013

为研究轮轨激励对高速列车轴装制动盘热-机耦合疲劳影响,建立高速列车制动盘动力学模型和三维瞬态热-机耦合有限元模型,对紧急制动工况下轴装制动盘振动特性和热-机耦合特性进行计算分析。结果表明,高速列车制动盘在垂向上的振动加速度... 详细信息

为研究轮轨激励对高速列车轴装制动盘热-机耦合疲劳影响,建立高速列车制动盘动力学模型和三维瞬态热-机耦合有限元模型,对紧急制动工况下轴装制动盘振动特性和热-机耦合特性进行计算分析。结果表明,高速列车制动盘在垂向上的振动加速度值最大,横向上最小,且振动形式以制动抖动为主,在0~100 Hz范围抖动最剧烈;与无轮轨激励工况相比,有轮轨激励的轴装制动盘表面温度升高得既快又高,在散热时,温度下降也更快;摩擦面总体呈现三个环状温度分布,在摩擦半径中心处制动盘表面温度比两侧温度高,在三个不同的摩擦半径上,温度呈现梯度分布;有、无轮轨激励工况下制动盘表面的疲劳损伤和疲劳寿命的分布云图与制动盘表面的温度场分布情况基本一致,且热应力越大制动盘表面的疲劳损伤越严重,疲劳寿命越短。

关键词：轮轨激励振动热机耦合制动盘热疲劳损伤