基于线路实测数据统计推断的应力谱分布类型比较

在分析研究轨道车辆结构实测动应力谱分布的基础上,提出用威布尔分布和对数正态分布的组合分布来描述动应力分布.利用实测数据分别拟合出威布尔、对数正态、组合分布三个分布函数,利用拟合结果及实测应力谱进行应力谱统计推断,得到各自的推断应力谱并与实测谱比较,证明了组合分布对实测应力谱分布描述的优越性.同时利用各分布函数估计得到实测中未出现的可能最大值,然后扩展出包含可能最大值的扩展应力谱,在损伤累计理论的基础上,证明了威布尔分布对分布估计的保守性,以及组合分布对应力谱分布估计的有效性.     

基于实测载荷谱的C_(80)车体疲劳寿命评估

结合神华集团C_(80)万吨列车车体载荷谱实测试验,编制了符合神华集团自有铁路线路特征的车体垂向、纵向、侧滚和扭转载荷谱。基于AAR标准中疲劳损伤计算方法和焊接接头疲劳特性,计算不同编组位置车辆关键部位损伤值,基于此评估C_(80)车体关键部位疲劳寿命。通过对比载荷谱下损伤和实测应力损伤并优化载荷谱校准系数,使载荷谱符合实际工程运用要求。     

轨道客车车体关键部件寿命评估方法研究及应用

为对某型号轨道客车车体关键部件进行寿命评估,研究一种利用实际线路载荷数据并通过台架试验方式实现的方法。通过对在实际线路上运行车辆的关键载荷部位进行跟踪测试,得到车体关键部位的动态应变及加速度数据,并进行载荷等效转换。利用线路实测数据和仿真分析对比,结合德国FKM理论,编制试验载荷加载谱。利用该加载谱在实验室模拟车辆运行时车体主要载荷的施加,完成客车车体台架试验。该试验方法可为轨道车辆车体的研发提供数据支持。     

货车车体疲劳试验载荷谱编制方法研究

以C70车体为研究对象,实测得到车体载荷数据和疲劳关键部位的应力数据。对实测数据用于车体台架疲劳试验的载荷谱编制方法进行了研究,提出了利用车体载荷和应力同步响应关系编制疲劳试验载荷谱的方法。依据损伤等效原则,剔除了对车体损伤无贡献的小应力循环,简化浓缩了应力时间历程。利用载荷和应力测试的同步性,对实测载荷时间历程进行简化和浓缩,编制了适用于车体台架疲劳试验的载荷谱。结合累积损伤理论,对比分析了浓缩前后车体疲劳损伤,验证了该方法的可行性和准确性。     

120km／h重载货车摇枕载荷谱最大载荷的统计推断研究

高速铁路货车在实际运行中最大载荷虽然极少出现，但会引起零部件较大的损伤，对其疲劳强度有较大影响。由于实际测试样本有限，最大载荷不一定能实测得到。为了使编制出的载荷谱能够全面反映摇枕的载荷分布特征，对实测的载荷谱进行统计分析，确定可能出现的最大值。采用线性相关系数为目标函数的优化算法，对实测摇枕载荷的理论分布进行了统计拟合，然后利用概率计算的方法求出了相应的最大载荷。     

青藏铁路轨道不平顺界限谱研究

为了给青藏铁路养护维修、动力评估提供更为科学合理的车辆-轨道系统激振源和评判依据,基于青藏铁路较为充实的实测数据(累计里程为9.23万km),对其轨道不平顺谱展开系统研究。采用修正的周期图法分析青藏线的实测轨道不平顺数据,提出能够表征青藏线不平顺特征的统一谱密度函数拟合公式,得到了青藏线轨道平均谱的特征参数。基于谱密度的概率分布特性,给出了直接通过谱密度转换系数获得任意累计概率水平下轨道谱的方法。经过与国外常用轨道谱密度分布特征和动力仿真结果进行比较,论证了青藏线轨道不平顺统计平均谱的保守性,结合车辆-轨道耦合动力学理论,提出了轨道不平顺界限谱的动力学制定方法,计算获得了行车速度-动力指标限值下的青藏铁路界限谱及其参数。     

高速动车轴箱转臂节点载荷谱研究

对于采用转臂式轴箱定位的动车来说,橡胶转臂定位节点的可靠性关系着动车的平稳性和运行安全性,特别是速度350 km/h的高速动车.在前期设计中必须对橡胶节点的抗疲劳性能和强度进行特别的关注,针对方案设计中缺乏节点实测载荷谱的情况,通过雨流计数法和动力学仿真的方法形成了一个典型工况的转臂节点载荷谱.在详细分析了动车结构特点的基础上,建立了350 km/h高速动车动力学模型,对轴箱结构进行了详细的建模,充分考虑了转臂结构及定位节点的刚度特性.结合京津城际铁路的线路特点提出了一种典型工况的组合方法,采用京津实测轨道谱对高速动车在典型工况的动力学性能进行了仿真,并得到了组合工况下转臂节点受力的数据样本.基于Matlab软件编制了雨流计数法程序,通过对典型工况样本进行的数据统计,得到了可用于疲劳分析的节点载荷谱.     

基于实测载荷谱的侧架寿命分析

随着铁路提速重载的发展,铁路货车转向架零部件的疲劳裂损率增加。本文通过我国几条典型线路实测,得到我国铁路货车的实测载荷谱。利用有限元仿真得到载荷—应力的转化系数,由实测载荷谱得到应力谱,基于该应力谱计算转向架侧架的疲劳寿命,并和AAR载荷谱的疲劳寿命对比分析,验证实测载荷谱的可用性。     

基于乘车舒适性的高速铁路轨道高低不平顺谱限值估计方法

应用车辆-轨道耦合动力学理论和平稳随机过程理论,借助车辆-轨道垂向耦合频域分析模型,以轨道高低不平顺谱为输入激励,提出基于车辆垂向舒适性指标(车体加速度和 Sperling 指标)估计高低不平顺谱限值的方法。以我国武广客运专线及德国低干扰轨道高低不平顺谱为例,对350 km/h行车速度时的谱限值进行了估计。通过对比时域、频域模型计算结果,对所估计谱限值进行了校核,校核分析结果表明,频域模型计算结果与时域结果吻合较好,说明了所估计谱限值的合理性。分析方法及研究结果可为高速铁路轨道不平顺管理提供参考。     

提速客车车轴疲劳载荷谱的试验研究

在全程实测提速客车车轴卸荷槽部位的应力-时间历程的基础上,对其进行雨流计数后,得到其应力谱;利用有限元方法进行载荷计算,进而得到载荷谱;又利用可靠性理论,分析了载荷的分布特征规律。     

基于线路实测载荷谱的转向架部件振动疲劳分析

为分析轨道交通车辆转向架零部件疲劳断裂的原因,基于某地铁车辆线路试验数据,以转向架实测谱为输入激励,使用频域疲劳分析方法对部件进行振动疲劳寿命分析,同时也采用实测应力进行寿命分析,并与频域疲劳分析方法做对比。其中,分析了正常与异常载荷谱对部件疲劳的影响,探讨转向架零部件结构疲劳失效原因,分析结果可供相关设计与优化参考。     

曲线轨道不平顺对车辆动力响应影响仿真研究

研究目的:本文旨在通过现场实测和仿真计算研究曲线轨道不平顺对车辆动力特性的影响。首先,利用轨检车实测数据对我国提速线路轨道不平顺与车辆振动加速度之间的关系等进行了统计分析及相关分析,对武九线曲线段的轨道谱也进行了初步估计。其次,采用动力学仿真软件Adams/Rail建立车辆-轨道动力学模型,并以实测数据作为验证手段,分析了轨道不平顺类型、幅值和波长对车辆运行平稳性和安全性的影响,提出了对行车运行有不利影响的不平顺波长范围。研究结论:高低不平顺对列车垂向振动影响显著,轨向不平顺对列车垂向、横向振动均有显著影响,当列车以110 km/h运行时,为了避免列车在不平顺激励下产生共振,应该对2.5 m、3.72 m、20 m和28 m波长的轨道不平顺进行控制。     

重载铁路轨道不平顺谱构建与分析

研究目的:为掌握重载铁路轨道不平顺特征,基于重载轨道不平顺实测数据进行数据预处理与数字特征分析;利用Welch法对重载轨道不平顺谱进行估计;提出能表征重载不平顺谱特征的统一拟合模型,利用L-M算法对重载高低、轨向、水平和轨距不平顺谱进行拟合,得到平均谱拟合参数;并将重载不平顺拟合谱与现有不平顺谱进行对比分析.研究结论:...     

不同地铁线路条件下轨道谱的特性分析

研究目的:轨道不平顺直接关系着地铁列车运行的平稳性和舒适性,本文对高架线路无砟轨道、地面线路有砟轨道以及地下线路无砟轨道等三种地铁线路的轨道不平顺谱特点进行拟合计算,分析其相应分布特性,为铁路轨道质量管理和轨道动力学计算提供技术参考。研究结论:(1)采用我国干线七参数公式作为拟合模型、改进Levenberg-Marquardt方法作为非线性拟合方法所得轨道拟合谱可以较好地表征轨道原始谱特征;(2)地铁轨道谱具有宽带和窄带随机波的谱特征,各种类型的线路轨道谱特征频段有所不同;(3)现有线路轨道的高低不平顺与轨向不平顺的状态控制水平较好;(4)该研究成果可用于轨道结构设计及线路轨道养护维修。     

合-武客运专线轨道不平顺谱特性实测分析

基于合-武客运专线2009-03~2010-03的轨道不平顺检测数据,对1~50m中长波范围内的轨道不平顺特性进行实测分析。利用Welch法对轨道不平顺功率谱密度函数进行估计,分析合-武客运专线轨道不平顺功率谱随波长变化的规律,比较我国客运专线轨道谱与国内外轨道标准谱的差异;对比分析轨道结构对合-武客运专线轨道谱的影响规律;利用非线性最小二乘优化算法对客运专线轨道不平顺谱密度函数进行拟合,提出客运专线轨道不平顺谱拟合公式。     

轨道车辆动力学性能仿真用轨道谱的研究

利用国内外实测轨道不平顺归纳出的轨道谱公式进行数值反演,重新得到的时域历程是开展车辆动力学性能研究,进行轨道车辆动态仿真、实车激振试验的重要输入。分析了几种反演的轨道不平顺信号,发现某些时域信号存在着明显的周期性和空白频段现象。采用基于功率谱的白噪声窗口式滤波法生成的轨道不平顺较好地避免了以上问题,生成的轨道不平顺时域信号用于轨道车辆运行时的动力学性能仿真,结果与试验数据有较好的一致,表明该反演方法得到的轨道不平顺在动力学仿真计算中具有较好的适用性。     

提速线路轨道不平顺谱拟合方法

研究了中国提速线路轨道不平顺谱估计方法,提出了中国提速线路轨道不平顺谱。为提高功率谱的精度,首先利用线性插值剔除异常值、EMD模态分解法消除趋势项并进行滤波处理。基于最大熵法和Welch法统计得到提速线路轨道不平顺谱,并对比分析了不同月份的轨道不平顺谱的特性,采用非线性最小二乘法拟合提出中国提速线路轨道不平顺谱表达式及拟合参数。研究表明,利用Welch法和最大熵法计算提速线路轨道不平顺谱,最大熵法计算得到轨道谱的分辨率和精度优于Welch法;对比基于非线性最小二乘法的3种拟合函数,nlinfit函数能较好地拟合提速线路轨道不平顺谱。提出提速线路轨道谱拟合参数,为提速线路的养护维修、优化设计等提供参考依据。     

高铁轨道-桥梁系统地震损伤轨道不平顺谱述评

轨道不平顺谱可表征与评价某类线路的宏观几何状态,是轨道平顺状态评定及轨道病害判定的重要指标,也是重要的输入激励之一。我国高铁的建造在时空上无法完全避开地震区域,若能将高铁线路地震损伤纳入轨道不平顺,提出考虑地震损伤的高铁桥上轨道不平顺谱,对综合管理震后线路轨道平顺状态,正确评估震后列车的走行安全性均具有重要意义。因此,提出考虑地震损伤的高速铁路桥上轨道不平顺谱计算方法,总结计算方法中各部分(包括高速铁路轨道-桥梁系统震致线桥一体化模型、震致损伤演化机理、震致损伤映射机理及震致轨道不平顺谱)研究进展;并指出目前考虑地震损伤的高速铁路桥上轨道不平顺谱的研究不足和发展趋势。     

基于扩展卡尔曼滤波的轨道垂向不平顺估计

轨道不平顺是影响列车平稳性和舒适度的关键因素,因此及时掌握线路状态对保证列车的运行安全具有重要意义。针对采用单个惯性量较难达到对不同波段不平顺的检测,通过观测多个惯性量,运用扩展卡尔曼滤波解决非线性离散系统的最优估计原理,根据车辆轨道耦合状态空间方程计算递推雅克比矩阵,并结合线性观测方程得到最优状态估计,实现轨道不平顺估计。在Matlab平台下,进行了实测轨道不平顺激励作用下的仿真,将仿真得到的观测值采用本文提出的方法进行轨道垂向不平顺估计,结果表明该算法具有很好的精确性。     

1万t重载货车车钩载荷分布特性研究

为实现新运行条件下重载货车车钩的安全可靠性设计和评估,根据线路实测获取的车钩载荷-时间历程进行1万t重载货车车钩载荷分布特性研究。因传统参数估计存在不足,采用对数据分布不需要任何形式假定的核密度估计方法分析车钩载荷极值特性。采用雨流计数法编制车钩载荷的均值-幅值二维谱,从而得到车钩的脉动拉伸载荷谱和脉动压缩载荷谱,统计分析载荷与其出现次数的关系。研究结果表明,按超越概率10-6所对应的最大拉伸载荷为1 716kN,最大压缩载荷为1 651kN;小于400kN的载荷出现次数占全部载荷出现次数的多数,但造成的损伤在整个车钩损伤中的比重较小,且空车载荷造成的损伤相比重车载荷造成的损伤可以忽略。