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动车组全列车轮运维全过程退化数值模拟方法研究

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机车电传动 2023年第2期 78-89页

作者：陈伯清曾元辰宋冬利张卫华傅双波姜陈西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 湖南省轨道交通装备智能感知与运维工程技术研究中心湖南株洲412001 中国铁路上海局集团有限公司高铁运维技术中心上海201812

车轮是动车组的关键零部件,在长期服役过程中会发生状态退化,影响动车组的安全平稳运行;同时,动车组的全列车轮均是成组运行、成组检修,各车轮的退化具有整体同步性和个体差异性,并且邻近车轮在运用和检修过程中相互影响。车轮退化具有... 详细信息

车轮是动车组的关键零部件,在长期服役过程中会发生状态退化,影响动车组的安全平稳运行;同时,动车组的全列车轮均是成组运行、成组检修,各车轮的退化具有整体同步性和个体差异性,并且邻近车轮在运用和检修过程中相互影响。车轮退化具有影响因素多样、参数互相影响、随机性强的特点,因此提出一种动车组全列车轮运维全过程退化数值模拟方法。针对车轮磨耗、缺陷和镟修等运维过程的关键环节,采用了考虑各环节相关因素、退化规律及其不确定性的概率模型,再通过闭环迭代实现车轮退化过程的数值模拟;为模拟动车组全列车轮在不同随机环节影响下的退化过程,提出了基于Monte Carlo仿真的车轮退化数值模拟方法;最后,基于我国动车组运维数据,给出了建模与模拟算例。结果表明,该方法能够有效预测动车组全列车轮退化过程的平均水平及其不确定性,进而实现车轮剩余寿命预测,并结合车轮运维成本评估,支撑车轮高级修限值优化,降低车轮运维全过程成本,改善动车组维修经济性。

关键词：动车组车轮磨耗镟修运维退化过程数值模拟

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三维装配工艺规划与仿真技术研究

企业科技与发展 2024年第5期 78-81页

作者：罗嘉欣刘翊湖南工业大学计算机学院湖南株洲417207 湘潭大学湖南湘潭411105 湖南省轨道交通装备智能感知与运维工程技术研究中心湖南株洲412000

为加快实现设计、工艺、制造环节的数字化制造模式,满足现场作业人员对三维装配工艺信息的需求,提高产品装配的质量和效率,文章研究了三维装配的工艺规划与相关技术,设计面向装配现场的三维装配工艺规划与仿真验证的总体流程,详细探讨... 详细信息

为加快实现设计、工艺、制造环节的数字化制造模式,满足现场作业人员对三维装配工艺信息的需求,提高产品装配的质量和效率,文章研究了三维装配的工艺规划与相关技术,设计面向装配现场的三维装配工艺规划与仿真验证的总体流程,详细探讨和分析装配结构层次调整、装配场景构建、装配过程可视化和装配工艺发布等与三维装配工艺规划相关的关键技术。该研究可为三维虚拟环境下的装配工艺设计提供参考。

关键词：三维装配工艺规划智能制造虚拟装配

高速铁路智能运营业务提升需求与实现关键技术

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中国铁路 2024年第7期 134-144页

作者：赵帆王艳辉贾利民夏伟富北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 北京交通大学北京市城市交通信息智能感知与服务工程技术研究中心北京100044 城市轨道交通运营安全管理技术及装备交通运输行业研发中心北京100044

高速铁路智能运营是现代技术在高速铁路领域的综合运用,是高速铁路发展的必然方向。在对高速铁路旅客出行、运输组织、设备运维、运营管理4方面业务进行梳理分析的基础上,总结出高铁智能运营发展目标,并从旅客出行、运输组织、设备运维... 详细信息

高速铁路智能运营是现代技术在高速铁路领域的综合运用,是高速铁路发展的必然方向。在对高速铁路旅客出行、运输组织、设备运维、运营管理4方面业务进行梳理分析的基础上,总结出高铁智能运营发展目标,并从旅客出行、运输组织、设备运维、运营管理出发,提出涵盖智能票务、智能服务、智能车站、智能监测、智能运维等的高铁智能运营业务提升需求体系。以“模数一体,轴面协同”为核心理念,提出包括人工智能、大数据处理、虚拟现实与增强、信息物理系统、云/雾/边缘计算以及数字孪生等在内的智能高铁运营实现关键技术,可为未来智能高铁的规划、实施及落地应用提供依据。

关键词：智能高铁智能运营旅客出行运输组织设备运维运营管理

双向环形过道布置问题建模及混合鲸鱼算法求解

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计算机集成制造系统 2021年第10期27卷 2908-2920页

作者：王沙沙张则强刘俊琦陈凤西南交通大学机械工程学院轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

针对基于中央回路的物料搬运系统中设施的布置,提出了双向多路径交互环形过道布置问题,其通道形状为首尾相通的封闭回路,设施之间的物料通过环形路径双向流动。针对所提问题,构建了混合整数规划模型,随后通过优化求解器进行精确求解,验... 详细信息

针对基于中央回路的物料搬运系统中设施的布置,提出了双向多路径交互环形过道布置问题,其通道形状为首尾相通的封闭回路,设施之间的物料通过环形路径双向流动。针对所提问题,构建了混合整数规划模型,随后通过优化求解器进行精确求解,验证了模型的正确性。为了更快速高效地求解该问题,设计了一种混合鲸鱼算法。该算法将差分进化算法嵌入到鲸鱼算法气泡网觅食阶段,以提高算法局部搜索能力,并引入禁忌搜索机制,提高全局搜索性能。通过对标准算例进行试验,并与其他算法进行对比,验证了所提算法对解决双向环形过道布置问题的优越性。

关键词：双向环形过道布置问题混合整数规划模型鲸鱼优化算法禁忌搜索设施布局智能工厂

基于旋转磁铁箝位的压电尺蠖驱动器理论与试验分析

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中国机械工程 2020年第17期31卷 2059-2063,2070页

作者：李建平高云叶温建明马继杰王仁明浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004 浙江师范大学精密机械与智能结构研究所金华321004

为简化压电尺蠖驱动器信号控制系统并降低摩擦磨损,提出了一种基于旋转磁铁箝位的新型压电尺蠖驱动器。该驱动器利用直流电机带动永磁体转动实现交替箝位,通过激光对射传感器感知永磁体位置产生的激励信号来驱动压电叠堆实现精密直线位... 详细信息

为简化压电尺蠖驱动器信号控制系统并降低摩擦磨损,提出了一种基于旋转磁铁箝位的新型压电尺蠖驱动器。该驱动器利用直流电机带动永磁体转动实现交替箝位,通过激光对射传感器感知永磁体位置产生的激励信号来驱动压电叠堆实现精密直线位移输出。优化了驱动器结构的相关参数,制作了压电尺蠖驱动器样机并对其进行试验测试,结果表明:驱动器性能稳定,最小分辨率为0.119μm,最高速度和最大载荷分别为481.43μm/s、950 g。

关键词：压电驱动器箝位尺蠖

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单磁耦合式压电振动俘能器的建模与试验

中国机械工程 2021年第19期32卷 2288-2293,2304页

作者：张忠华柴君凌阚君武林仕杰王淑云黄乐帅浙江师范大学精密机械与智能结构研究所金华321004 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004

为实现高可靠性及宽频带振动能量的回收,提出了一种单磁耦合式压电振动俘能器。建立了俘能器的动力学方程,采用COMSOL仿真分析了磁铁水平耦合距离d、竖直耦合距离h及耦合角α对势能的影响;设计制作了样机,并进行了试验测试。试验结果表... 详细信息

为实现高可靠性及宽频带振动能量的回收,提出了一种单磁耦合式压电振动俘能器。建立了俘能器的动力学方程,采用COMSOL仿真分析了磁铁水平耦合距离d、竖直耦合距离h及耦合角α对势能的影响;设计制作了样机,并进行了试验测试。试验结果表明,俘能器的势能曲线随水平耦合距离d减小由单势阱变为双势阱,且存在较佳的磁铁水平耦合距离(d=11 mm),使双势阱的阱深适中、俘能器的固有频率减小、有效频带变宽;竖直耦合距离h增大对有效频带的影响较小,h≤2 mm时,相较于无磁耦合(NMC)降低了固有频率;仅改变耦合角α时,存在最佳参数组合(d=14 mm、h=6 mm、α=67.5°)使俘能器获得较低的固有频率(16 Hz)和较宽的有效带宽(19.6 Hz),较无磁耦合时的有效带宽拓宽了6 Hz,进而提高了俘能器的发电性能。

关键词：磁耦合振动俘能器可靠性磁调频有效频带

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限幅激励式压电发电机性能分析与试验

机械工程学报 2020年第20期56卷 206-213页

作者：王淑云朱雅娜阚君武张忠华黄乐帅杨泽盟浙江师范大学精密机械与智能结构研究所金华321004 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004

为提高旋转式压电发电机的可靠性及有效带宽,提出一种限幅激励式压电发电机,利用凸轮激励压电振子使其发生幅值可控的单向变形。从理论和试验两方面研究凸轮升程与升角、激振力及弹簧刚度等对发电机输出性能的影响规律。研究结果表明,... 详细信息

为提高旋转式压电发电机的可靠性及有效带宽,提出一种限幅激励式压电发电机,利用凸轮激励压电振子使其发生幅值可控的单向变形。从理论和试验两方面研究凸轮升程与升角、激振力及弹簧刚度等对发电机输出性能的影响规律。研究结果表明,利用移动凸轮限幅激励压电振子可获得无明显峰值、较平坦的电压幅频特性曲线;其他条件相同时,降低凸轮升程有助于降低最大输出电压、拓宽有效转速带宽,凸轮升角(30°~45°)增加对最大输出电压无影响、但可拓宽有效转速带宽,增加激振力可拓宽某一输出电压所对应的有效带宽,复位和缓冲弹簧刚度对有效转速带宽及转速值都有一定的影响,当复位弹簧刚度50 N/m、缓冲弹簧刚度20 N/m、激励距离8 mm、凸轮升程2 mm、升角为40°时,输出电压大于30 V所对应的有效转速范围为0~537.6 r/min,故通过合理匹配系统参数可有效提高发电机的可靠性及有效带宽;存在最佳电阻使发电机输出功率达到最大值,最佳电阻70 kΩ、转速392 r/min时的输出功率为10.88 mW。

关键词：压电发电机旋磁激励凸轮限幅刚度

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双磁耦合式压电振动俘能器的性能分析与试验

机械工程学报 2022年第20期58卷 150-157页

作者：王淑云任泽峰阚君武杨泽盟张忠华黄乐帅孟凡许浙江师范大学精密机械与智能结构研究所金华321004 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004

为满足远程监测系统的自供电需求,针对现有压电振动俘能器存在的问题,提出一种双磁耦合式压电振动俘能器,通过将压电振子对称安装于辅助悬臂梁两侧构成组合换能器,使压电片在俘能过程中主要受压应力。经建模仿真,获得了定磁铁间距与水... 详细信息

为满足远程监测系统的自供电需求,针对现有压电振动俘能器存在的问题,提出一种双磁耦合式压电振动俘能器,通过将压电振子对称安装于辅助悬臂梁两侧构成组合换能器,使压电片在俘能过程中主要受压应力。经建模仿真,获得了定磁铁间距与水平耦合间距对系统势能的影响规律,以及不同激励条件下的系统动力学响应特性。为验证俘能器原理的可行性与仿真结果的正确性,制作了样机并测试了不同条件下俘能器的输出特性。结果表明:激励频率对俘能器输出波形影响较大;选取适当的定磁铁间距和水平耦合间距(11 mm≤d≤12 mm,10 mm≤l≤16 mm),可有效降低俘能器固有频率、拓宽频带且幅频特性曲线较为平坦,进而提高了俘能器的环境适应性和可靠性;激励频率为12 Hz、16 Hz及20 Hz时,试验所获得的最大输出功率分别为1.27 mW、2.88 mW及5.31 mW,其所对应的最佳匹配电阻约为70 kΩ。

关键词：压电振动俘能器磁耦合组合换能器宽频

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扭摆式多方向压电振动俘能器的研究

中国机械工程 2023年第4期34卷 440-445页

作者：阚君武吴亚奇张忠华何恒钱孟凡许浙江师范大学精密机械与智能结构研究所金华321004 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004 浙江清华柔性电子技术研究院嘉兴314006

为实现多方向振动能量回收,提出了一种扭摆式多方向压电振动俘能器,并从有限元仿真与试验两方面对其输出电压特性进行研究,获得了不同激励角(激励方向与X轴在XOY面内的夹角为激励角)时的谐振频率及其所对应幅值的变化规律。研究结果表明... 详细信息

为实现多方向振动能量回收,提出了一种扭摆式多方向压电振动俘能器,并从有限元仿真与试验两方面对其输出电压特性进行研究,获得了不同激励角(激励方向与X轴在XOY面内的夹角为激励角)时的谐振频率及其所对应幅值的变化规律。研究结果表明,激励角变化对两阶谐振频率影响均较小,但对输出电压的影响较大且影响规律不同;激励角从0°增加到90°时,一阶谐振电压减小、二阶谐振电压增大,激励角为44°时两阶谐振电压相等。在此基础上,进行了电容充电特性及输出功率特性的试验研究。沿X轴和Y轴方向激励时,电容的存储能速度分别达0.58 mJ/s和0.54 mJ/s;沿X轴和Y轴方向激励时,均存在两个最佳电阻使输出功率最大,即沿X轴方向激励时的最佳负载和最大功率分别为(17,81)kΩ和(4.56,3.4)mW,沿Y轴方向激励时的最佳负载和最大功率分别为(17,61)kΩ和(3.96,3.89)mW。

关键词：压电俘能器多方向间接激励扭摆激励