高速列车抗蛇行减振器参数的多目标优化研究

为了研究抗蛇行减振器参数匹配规律以兼顾不同轮轨接触状态下高速列车横向稳定性,针对国内运行典型结构参数的高速列车,建立车辆横向动力学简化模型,分别考虑到高、低锥度两种轮轨接触状态下车辆的横向稳定性,采用多目标优化方法对抗蛇行减振器刚度和阻尼值进行多参数优化,并分析最优抗蛇行减振器参数的影响因素. 结果表明:优化的抗蛇行减振器阻尼值主要取决于车辆二系横向阻尼,得出了两类阻尼值的抗蛇行减振器选配类型,即当二系横向阻尼较小时,转向架单侧需匹配较小阻尼值600～1000 kN?s?m?1,或当二系横向阻尼较大时,匹配大于4 000 kN?s?m?1的抗蛇行减振器;抗蛇行减振器刚度显著影响不同轮轨接触状态下的车辆稳定性,减小抗蛇行减振器刚度有利于低锥度状态车辆稳定性,反之亦然.      

基于多重分形与SVM的高速列车运行状态识别方法

为了评估高速列车服役性态问题,提出基于多重分形与支持向量机(SVM)的高速列车状态识别新方法.该方法计算了高速列车振动信号的多重分形谱,分析了多重分形谱参数与列车状态之间的关联关系,提取了多重分形谱宽度、分形维数差和谱偏斜度作为高速列车状态的特征,使用支持向量机来对高速列车状态进行识别.获取了某型列车的正常状态、抗蛇行减震器失效、空簧失效3种典型的多重分形特征,训练了不同速度下的SVM和单一速度为160 km/h的SVM,并进行了工况识别实验.所提方法对高速列车的状态识别率大于88.8%,表明了该方法的有效性.      

高速客车转向架悬挂参数分析

为了全面考察转向架悬挂参数对高速客车行车安全性和乘坐舒适性的影响规律,为高速客车转向架悬挂参数的合理选取提供理论依据,首先从时域内分析了一、二系悬挂参数对高速客车动力学性能的影响,然后从频域内分析了二系悬挂参数对车体振动模态的影响.仿真计算与分析结果表明:合理设置一系纵向和横向定位刚度和二系抗蛇行减振器结构阻尼参数即可基本实现转向架较高的临界速度;减小二系横向刚度而适当增大二系横向阻尼可提高高速客车的横向平稳性;为了改善高速客车的垂向平稳性,一、二系垂向减振器阻尼都不宜选取过大.     

高速客车转向架悬挂参数分析

为了全面考察转向架悬挂参数对高速客车行车安全性和乘坐舒适性的影响规律,为高速客车转向架悬挂参数的合理选取提供理论依据,首先从时域内分析了一、二系悬挂参数对高速客车动力学性能的影响,然后从频域内分析了二系悬挂参数对车体振动模态的影响.仿真计算与分析结果表明:合理设置一系纵向和横向定位刚度和二系抗蛇行减振器结构阻尼参数即可基本实现转向架较高的临界速度;减小二系横向刚度而适当增大二系横向阻尼可提高高速客车的横向平稳性;为了改善高速客车的垂向平稳性,一、二系垂向减振器阻尼都不宜选取过大.     

高速转向架线性与非线性模型

为了分析CRH5动车组动力学性能,提出高速转向架的线性与非线性模型,并进行整车运动模态、临界速度和轮轨力等方面的对比分析.高速转向架的悬挂系统既具有明显的线性特征,如悬挂特性,又存在诸多非线性影响因素,如一系悬挂中的轮对定位装置、二系悬挂中的抗侧滚扭装置和横向止挡等.由于高速转向架运行速度范围宽,减振器阻尼作用使两级悬挂形成了低速与高速悬挂特性.对于高速车辆而言,影响临界速度的非线性因素主要来自于转向架,同时,在非线性稳态曲线通过时,转向架的诸多非线性因素会对轮轨力产生重要影响.仿真对比分析表明：上述分析与ALSTOM计算结果基本吻合,而且非线性模型更加有利于揭示非线性因素对高速转向架动力学性能的影响规律.     

高速列车转向架空气阻力的数值模拟

为了研究转向架的空气阻力特性,建立了列车空气动力学模型.基于三维定常可压缩N-S 方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法对速度为400 km·h-1的高速列车空气动力学性能进行了数值模拟,分析了车底结构对转向架气动力的影响.研究结果表明:转向架区域的流场结构非常复杂,转向架前后都会有漩涡形成;高速列车各转向架所受气...     

机械产品模糊可重构设计原理与方法

为了解决可重构设计理论和方法存在的局限性问题,实现快速设计新产品,在分析设计需求的模糊性、设计域关系的模糊性和设计过程的模糊性基础上,将模糊集理论引入可重构设计中,提出了机械产品模糊可重构设计原理与方法.以350 km/h高速列车转向架总体设计为例,运用质量屋工具构建转向架模糊矩阵,求解出目标参数及其重要度,给出了转向架主要性能参数的隶属度函数,并采用距离贴近度模糊相似度识别.研究结果表明: 300 km/h高速列车转向架的距离贴近度为0.91,与设计目标最相似,进一步通过参数竞争性分析确定出修改设计方向,快速实现了转向架的资源重用和设计创新.      

基于EEMD-Hilbert和FWA-SVM的滚动轴承故障诊断方法

为有效提取非平稳特性的滚动轴承振动信号特征,提高故障诊断效率,提出一种采用集合经验模态分解（empiricalmode?decomposition,EEMD）、Hilbert变换的特征提取方法,并利用烟花算法优化支持向量机（support vector machine,SVM）分类参数的滚动轴承故障诊断方法. 通过EEMD方法将目标信号分解成若干个模态函数,采取Hilbert变换获取模态函数的瞬时频率,并对模态函数及其瞬时频率进行统计特征提取,从而实现特征的有效降维. 结果表明:信号经过EEMD-Hilbert处理后特征能有效提取,将训练集和测试集各600组数据代入烟花算法优化SVM模型得到测试集正确率为99.63%;比传统的遗传算法和粒子群算法优化模型分别提高0.4%和0.2%左右;同时收敛时间更短,验证了该算法模型的可行性与有效性.      

高速列车动车转向架气动噪声数值分析

为研究高速列车动车转向架气动噪声特性,建立了动车转向架空气动力学模型,采用定常RNGk-湍流模型与宽频带噪声源模型对其气动噪声声源进行初步探讨,并结合非定常LES大涡模拟与Lighthill声学比拟理论进行了远场气动噪声分析。研究结果表明:动车转向架气动噪声源为轮对、构架、牵引电机1、枕梁、垂向减振器、抗侧滚扭杆等结构的迎风侧凸起部位,且构架对动车转向架远场气动噪声的贡献最大,其次为轮对和抗侧滚扭杆,然后为垂向减振器和枕梁,牵引电机1、牵引电机2、空气弹簧和横向减振器对远场气动噪声的贡献较小。动车转向架远场气动噪声是宽频噪声,具有衰减特性、幅值特性和气动噪声指向性。在低频部分能量较大,中心频率为25、50Hz,且分布规律不随运行速度的改变而变化。      

基于抗蛇行减振器失效工况的高速转向架稳定性分析

对于CRH3动车组转向架来讲,车轮踏面选用S1002CN,轮轨接触锥度趋高,因而采用了抗蛇行减振器冗余设计(每架4个).针对后位转向架的一个抗蛇行减振器失效工况.线性稳定性分析表明:由于电机弹性架悬,动车转向架将以后位电机吊架横向振动形式失稳,而拖车转向架则以后位转向架的快速蛇行振荡形式失稳.非线性临界状态和动态行为评...     

基于多尺度卷积类内迁移学习的列车轴承故障诊断

考虑变工况下列车轴承振动数据分布不一致情况下, 传统深度学习诊断模型的泛化能力下降, 提出了一种多尺度卷积类内自适应的深度迁移学习模型; 模型利用改进的ResNet-50网络分析振动数据的频谱, 得到了中间层次特征, 构造了多尺度特征提取器, 从不同尺度处理中间层次特征得到高层次特征; 将高层次特征作为分类器的输入, 同时计算了伪标签以缩短在不同工作条件下收集的振动信号的条件分布距离来进行类内匹配; 为了验证模型的通用性和优越性, 将提出的模型分别用于列车轮对轴承数据集和凯斯西储数据集的多个工况进行试验验证和分析。研究结果表明: 通过对齐不同域中同一类样本的高层次特征作为分类器的输入, 提出的模型获得了更为理想的故障诊断精度; 在列车轴承6个变工况诊断实例中, 平均诊断精度为90.75%, 与传统深度学习模型相比, 模型诊断精度平均提高了约10%, 召回率为0.927;在凯斯西储数据集的12个变工况诊断实例中, 模型平均诊断精度达99.97%, 比传统模型提高约10%。可见, 利用伪标签减小了不同域之间的条件分布差异, 很好地处理了源域和目标域数据分布不一致的问题; 多尺度特征提取器能从不同尺度对齐样本的高层次特征, 增强了模型的泛化性与鲁棒性, 是解决变工况列车轴承故障诊断问题的一种有效模型。      

基于EEMD-TEO熵的高速列车轴承故障诊断方法

为了解决高速列车轴承早期故障中低频信号的类间分离性较弱、保持架故障难以识别等的问题,提出了基于Teager能量算子（Teager energy operator,TEO）聚合经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition,EEMD）熵的自适应诊断方法.该方法将EEMD、样本熵、TEO相结合,利用EEMD的自适应性得到固有模态（intrinic mode function,IMF）信号,用改进的TEO从IMF中提取得到样本熵,使用支持向量机（support vector machine,SVM）判断轴承工作状态与故障类型;讨论了EEMD能量熵、EEMD奇异值熵、EEMD-TEO时频熵生成的故障特征向量以及该向量在SVM中识别结果;对正常轴承、保持架故障、滚动体故障3种状态的轴承样本数据进行了故障诊断.研究结果表明:对3种轴承的故障识别率可以达到98%,较传统的经验模态熵识别率提高了2.6%,该方法可用作高速列车轴承状态诊断.      

Reliability Copula Model for Wind Turbine Gearbox Based on Failure Correlation

On the basis of each gear’s failure correlation, the reliability Copula model of a wind turbine gearbox is established and a 1.5 MW wind turbine gearbox is taken as the research object. Firstly, based on the dynamic reliability model of mechanical parts, each gear’s life distribution function of a wind turbine gearbox is obtained.The life distribution function can be used as the marginal distributions of the system’s joint distribution. Secondly,Copula function is introduced to describe the failure correlation between parts, and the appropriate Copula function is selected according to the shape characters of Copula probability density function. Finally, the wind turbine gearbox system is divided into three parts according to the failure correlation of each gear. The Sklar theorem and the thought of step by step analysis are used to obtain the reliability Copula model for a wind turbine gearbox based on failure correlation.     

Fault diagnosis for singular stochastic systems

This paper studies the fault diagnosis of singular stochastic systems. The probability distribution of output is measured by probability density functions (PDFs), which are modeled by a square root B-spline expansion. An adaptive nonlinear observer is proposed to estimate the size of the fault occurring in systems. Furthermore, the linear matrix inequality (LMI) approach is applied to establish sufficient conditions for the existence of the observer. Finally, the simulation results are given to indicate the method for diagnosing the fault.     

高速列车传动系可靠性的外部影响因素评估

为研究除自身构件外的外部影响因素对高速列车传动系可靠性的影响,以现役CHR3型高速列车为研究对象,基于FID （fuzzy influence diagram）理论,对影响高速列车传动系统可靠性的外部因素进行评估分析. 首先通过业内权威专家问卷,建立外部影响因素的FID频率模糊集、状态模糊集和模糊关系,并构建影响传动系统可靠性的FID关系层、数值层及函数层;其次依据模糊集合理论对人员、基础设施、环境、维修、管理等外部影响因素的频率矩阵进行计算;最后得出各项外部影响因素的状态降低及提高的累积概率. 研究结果表明:人员状况和管理水平的状态降低的累积概率分别为39.9%、42.5%,两项因素在保持当前状态基础上累积提高30%的概率分别为77.6%和90.9%,并且二者的累计概率分布与该型传动系的可靠性概率分布相近,说明人员和管理状况为首要影响因素,其他因素次之.      

高速铁路列车运行冲突机理

分析了高速铁路列车运行过程中随机干扰的分布规律和累积过程,采用运行计划的状态偏离图,描述了高速铁路列车运行延误的变化机理。分析了高速铁路列车运行过程中冗余时间的分布规律与利用过程,采用运行计划的状态恢复图,描述了冗余时间对延误时间的吸收过程。根据运行干扰作用过程与冗余时间利用过程,研究了高速铁路列车运行冲突的产生机理,建立了随机干扰和冗余时间共同作用下高速铁路列车运行状态的递推过程。运用易语言开发了运行干扰-冗余时间-冲突仿真程序,当干扰概率分别为50%和30%,冗余时间比例分别为15%和10%时,仿真了4种工况下高速铁路列车运行冲突的产生机理。仿真结果表明:随机干扰会导致运行冲突的产生,冗余时间可以吸收延误时间并减小运行冲突个数;随机干扰越小,运行冲突个数越少,当随机干扰概率减小20%时,冲突个数减小17.3%;延误时间越大,可利用的冗余时间越大,当冗余时间比例增大5%时,冲突吸收系数增大6.5%;冗余时间对小干扰概率与小干扰总量下的运行冲突吸收作用更明显。     

一类非线性时滞系统的参数故障检测和估计

研究了一类非线性时滞系统的参数故障检测和估计问题.文中所讨论的故障函数是非线性的,故障不仅依赖于系统的输入和输出,而且依赖于不可测的系统状态,这就使得故障检测和估计问题变得更加的复杂.根据自适应观测器的设计理论和研究方法给出了针对此类系统的参数故障检测和估计这种故障的方法.在满足Lipschitz条件下,提出了故障检测观测器和自适应诊断观测器.     

多方式条件下城市交通分配研究

随着城市综合交通体系的不断发展和完善,城市出行多方式化的特征日益突出.本文在充分考虑城市多方式交通网络结构特性的基础上,构建方式及路径联合选择模型,研究多方式条件下的交通分配方法.首先,基于随机效用最大化理论构建出行方式和路径联合选择的Nested Logit（NL）模型;其次,运用路段实测交通流数据标定道路混合交通流条件下的交通阻抗函数;最后,基于构造的多方式交通网络进行多方式交通分配,分析出行量在网络上的时空分布.结果表明,本文所提出的多方式条件下的交通分配方法,能够有效地描述城市多方式交通网络条件下的出行方式和路径选择行为,以及交通出行在交通网络上的时空分布规律,对于完善城市综合交通体系具有重要意义.     

高速列车齿轮箱疲劳可靠性及故障诊断研究现状

随着高速列车速度不断提高牵引齿轮箱服役环境越发复杂,齿轮箱服役性能也面临更大的考验。基于齿轮箱内、外及耦合激励对其振动响应的影响,国内外学者对高速列车齿轮箱的振动特性和故障诊断做了大量的研究;针对已有的研究成果,主要从齿轮箱强度、可靠性及寿命、箱体故障诊断及监测方面归纳总结,详细阐述了高速列车齿轮箱振动特性分析及故障诊断所采用的方法和研究现状,并且对未来重点研究方向提出建议和展望。