铁道车辆轴箱弹簧断裂故障对动力学性能的影响

车辆运行过程中,当轴箱弹簧突发断裂故障,会造成动力学状态和性能突变,一系悬挂刚度突然减小,暂时失去承载能力,会威胁车辆行车安全。结合整车的动力学仿真,建立了轴箱弹簧断裂过程的力学模型,对整个断裂过程进行仿真,模拟了轴箱弹簧突然断裂工况下车辆动力学性能变化,分析了轴箱弹簧断裂条件下车辆直线行车安全性以及曲线通过安全性。计算分析结果表明:轴箱弹簧突然断裂导致一系悬挂刚度剧变,引起轮轨垂向力先减小后增大,轮重减载率、脱轨系数等参数增大直至超限,但对轮轨横向力影响不大。     

接触线弛度及表面不平顺对接触受流的影响分析

在建立受电弓／接触网系统仿真计算模型，进行受电弓在接触网下运行动态仿真计算的基础上，探讨接触网弛度对多接触受流的影响，研究鸽是弛度的设计。本文提出接触线表面不平顺的新概念，研究因接触线表面不平顺对接触压力的影响，并就如何通过改变受电弓的参数来减小接触线表面不平顺对受流的影响进行分析。     

基于虚拟样机技术的高速弓网系统研究

虚拟样机技术的核心是参数化、可视化设计和综合性能分析。本文结合我国250km/h高速受电弓设计,应用虚拟样机技术,对铁路接触网-受电弓系统进行系统研究。在进行受电弓可视化三维实体设计的基础上,应用多体系统动力学软件SIMPACK和有限元计算软件ANSYS,进行了受电弓的几何分析及受电弓零部件的强度和刚度校核,计算了接触网振动模态和自振频率;运用结构子结构方法,建立了受电弓-接触网耦合系统模型,计算了不同模拟运行速度下的弓网振动和接触压力响应,以及机车运行振动对受流的影响;最后为了考核接触网的疲劳可靠性,进行了在运行条件下的接触网动应力研究。     

受电弓参数测定方法的研究

对单自由度欠阻尼振动特性进行理论推导,得出其一般运动规律,并利用此规律对受电弓参数进行测定。对于框架归算质量的测量,考虑到其结构是一个复杂的空间杆件结构,测量比较困难,于是采用单频稳态正弦激振方法得到其归算质量。     

弓网相互作用时受电弓关键部件动载荷研究

为研究弓网相互作用时受电弓各部件承受的主要载荷,基于相对坐标方法建立受电弓多刚体动力学方程,采用模态叠加原理建立接触网动力学方程,应用赫兹接触理论构建弓网接触模型,通过四阶龙格库塔法和中心差分法求解运动微分方程。分析速度影响下弓网接触力、弓头悬挂力及受电弓各部件的运动状态,在频域和时域上分析受电弓各部件载荷动态特性。结果表明:接触压力低阶部分透过弓头及其悬挂系统传递至上臂杆,但其高阶部分被弓头弹性悬挂系统吸振而耗散;上臂杆弯矩、拉杆轴向力和下臂杆轴向力的主频基本相同,且与弓头悬挂力频率成分保持一致;相比下臂杆轴向力,其弯矩载荷含有更多的频率成分。     

柔性接触网吊弦长度精确计算

为了减小吊弦预配长度的计算误差,提高接触网施工质量,改善弓网受流质量,基于有限元方法,分别建立接触线、(辅助)承力索的数学模型,利用吊弦对接触线、(辅助)承力索作用力及吊弦质量之间关系,采用迭代算法对柔性接触网吊弦长度进行精确计算。在此基础上,建立接触网系统的有限元模型并加以计算,得出吊弦点处接触线位移与理论值相差最大值为1.26 mm,有效地解决了吊弦预配长度的精确计算。     

高速受电弓机构几何参数优化

在建立高速受电弓框架结构的几何关系模型的基础上，根据列车平稳受流对受电弓机构提出的具体要求，以弓头平衡杆的平动为目标，以受电弓机构正常工作所要满足的条件为约束，运用单目标优化技术，以Schunk型受电弓为例对受电弓机构进行了优化，得到了使受电弓性能达到最优的几何参数，并对优化结果进行了深入的分析，从而进一步明确了优化方法在受电弓设计中的作用。     

摆式列车机电作动器的研究

在分析采用机电作动器作为摆式列车倾摆驱动优点的基础上,介绍了国外机电作动器的研制和应用情况,研究了机电作动器总体设计方案,并分析两种方案优缺点,设计出我国摆式列车用机电作动器,介绍了机电作动器的技术设计情况,对丝杠进行了选分析,对丝杠的受力分析和设计,给出了主零部件的技术和强度计算结果。     

工业4.0下智能铁路前沿技术问题综述

以铁路基础设施和车辆为主要研究对象,结合智能制造涉及的前沿技术和方法,阐述了合理利用工业4.0的内涵要素进行中国下一代智能铁路数字化建设、改造与升级的重要性和必要性;按照工业4.0的基本概念、技术内涵、系统模型和技术框架的影响效果,对比分析了智能基础设施、智慧列车、智能运维及相关技术的实施过程和存在问题,并在此基础上分析了以智慧列车为核心的智能铁路数字化平台建设关键技术;概括了铁路传统制造向智能制造数字化建设的具体技术要求,整理了利用工业4.0六维模型解决人工智能、大数据、云计算和数字孪生等前沿技术与铁路传统制造业的融合问题,包括数据传输与共享、信息通信与安全技术的潜力挖掘、智能管理、技术应用、信息安全、状态智能感知等各个方面。研究结果表明:中国铁路数字信息技术和智能技术与传统制造过程存在融合不足的问题;智能制造的核心技术储备不足,状态智能感知、数据在线分析、工业控制系统等软硬件技术自主性不强;铁路系统大数据建设的数据传输和标准体系也不够完善;未来智能铁路应该加强工业4.0下铁路传统制造的标准化管理系统与数据信息安全系统的数字化设计、升级与改造;需要深刻思考和分析人工智能和大数据驱动等前沿技术与铁路的融合与实施,通过工业4.0涵盖的各项关键技术的实施和准确评估真正有效推动中国智能铁路先进数字化平台的建设和发展。      

初始平衡状态的接触网有限元模型

为准确和快速地计算接触网初始平衡状态的吊弦长度、静态刚度、固有频率和模态振型,分别用索单元和梁单元建立了接触网有限元模型.结果表明:单元类型的选择对接触网静态和动态的结果影响可忽略不计;索单元的自由度数目少,可提高计算效率;计算静态刚度和模态振型时,需先确定接触网平衡位置且考虑单元轴向刚度.