铁路货车车体疲劳试验台关键技术

为完善铁路货车的疲劳可靠性评估标准和评估体系,设计并建造了由电液伺服液压系统、机械结构系统、电气控制及安全监控系统、测试数据采集及处理系统以及配套的基础设施等5部分组成,以模拟摇枕的垂向、横向、纵向作动器及车钩力作动器为加载系统的铁路货车车体疲劳与整车振动试验台;基于所提出的车体疲劳试验(车体的在线运行状态模拟和加速疲劳试验)核心原理,开发了车体疲劳试验的线路动态响应谱测试、测试数据处理、试验台驱动文件编制、疲劳试验及其过程监控5项关键技术。以C70E型通用敞车的重车车体疲劳试验为例,在试验台上模拟其在北京—成都间累计运行等效总里程约314.2万km后,对该车车体的疲劳可靠性进行评估。结果表明:驱动文件重复执行时车体加速度的均方根误差小于5%、关键点应力的均方根误差小于17%,车体在线运行状态的模拟精度满足铁路货车车体疲劳试验的要求;C70E型通用敞车的车体能满足25a设计寿命的要求,验证了所提出试验原理及各项关键技术的适用性和有效性。     

铁路货车振动试验台轨道激扰信号创建方法研究

对车辆进行振动性能试验是为分析车辆的运行平稳性等动力学指标。介绍在铁路货车车体疲劳与整车振动试验台上创建轨道激扰信号的2种方法。一种是基于实测轨道激扰的输入方法,采集车辆在线路运行时轴端等部位的振动响应数据,通过迭代的方法在试验台再现振动响应信号,求得试验台上的时域激扰信号。另一种是应用轨道不平顺特征的轨道谱拟合公式,经过反演求得各级轨道谱的时域波形。分析2种方法的优缺点,为实际使用时进行方法选择提供依据。     

铁路货车车体加速疲劳试验方法研究

以某型铁路运煤敞车为研究对象,以线路测试数据为基础,在试验台上模拟敞车线路运行的车体振动和受力状态,创建加速疲劳试验的驱动信号,并利用此驱动信号进行车体加速疲劳试验,进而对车体寿命进行评估。     

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。     

模拟轨道不平顺激励下车辆振动台架试验方法

轨道不平顺是影响铁路车辆轮轨动态作用力和车辆平稳性的主要因素之一。车辆受轨道不平顺激扰时的性能,需在线路上开展测试。但组织线路试验受到较多限制,且线路激扰的随机性较难重复。基于铁路货车疲劳与振动试验台,提出一种模拟轨道不平顺激励下车辆振动台架试验方法,可获取单个车辆受轨道不平顺线路激扰时的车辆性能。介绍试验台组成、参数测试和激励信号的创建方法。将台架试验应用于某型转向架研制中,获取了该转向架与C_(70)车体配装时的车辆性能。在运输技术中心(TTCI)进行线路试验,验证了台架试验方法的合理性、实用性、有效性。     

提高车体刚度与舒适度的扶手杆的开发

介绍了利用非结构件提高车体刚度的方法,并给出了基于车辆试验台激振试验及线路运行试验进行效果验证的相关结果。     

车辆在试验台与实际线路上蛇行运动特性的比较

比较了对一个转向架的半车体在试验台上测试的蛇行运动特性和对两个转向架的全车体在现场实测的蛇行运动特性，指出在试验台上和实际线路上车辆的动态特性是存在一定差别的。     

不同速度条件下高速铁路动车组振动响应和平稳性分析北大核心

动车组车体振动加速度是表征车辆运行状态的重要参数,也是评价车辆平稳性的关键指标。本文基于实车试验和仿真计算数据,研究不同速度条件下动车组车体振动加速度分布及时频域响应特征,得出了车体振动加速度和出现频次之间的函数关系,获取了轮对周长、轨道板长度、简支梁跨度等车体及线下基础设施周期性不平顺激励引起的车体振动响应与动车组运行速度的相关性特征。通过平稳性分析,得出了动车组平稳性和舒适度指标随动车组运行速度提升的变化规律。研究成果可为线路全程舒适性评估和线路方案优化提供支撑。     

在车辆试验台上模拟轨道不平的新激振法

实际轨道上枕木方向的不平主要对车辆的横向振动产生影响。文章介绍日本铁道综合技术研究所在车辆试验台上模拟轨道枕木方向的不平,对比并研究了干线上的响应特性与试验台上的响应特性,采用新的激振方法,通过用加权函数修正轨道轮横向绝对速度的影响,开发了在试验台上评价干线车辆响应特性的系统。     

环境随机激励下高速客车的工作模态分析

根据线性系统在环境激励下各输出点响应之间的相关函数与脉冲响应函数具有相类似的数学表达式,得出了互相关函数理论可同多种经典时域模态分析方法(如:多参考点LSCE法)相结合进行环境激励下模态参数识别的方法。在试验台上以白噪声激励模拟环境激励,对新试制的300km/h高速铰接式试验客车进行了工作状态下的模态试验和分析,并与传统的模态识别法(FRF)进行了对比和分析。试验结果显示,二种方法对模态频率和阻尼比的识别误差分别不超过5.4%和9.9%。这表明,利用环境激励法进行系统工作状态下的模态参数识别是行之有效的,该法可推广应用于在实际线路上运行的各类车辆的模态试验和分析。     

基于车辆响应的高速铁路轨道几何状态评估方法

轨道几何状态科学评估对保障高速铁路列车平稳、安全运行具有重要意义。基于高速综合检测列车多次检测数据，利用卷积神经网络、注意力模块和长短时记忆网络，分别学习数据的波形特征、注意力权值、长距离空间依赖关系特征，建立CBAM-CNN-LSTM车辆动态响应预测模型。该模型通过输入轨道几何、运行速度和车型预测不同工况下的车辆动态响应，进而利用预测的车辆动态响应评价轨道几何状态。研究结果表明，建立的模型能够有效预测车体振动响应，根据我国某高速铁路两种车型综合检测列车检测数据的验证结果，车体横向、垂向加速度的均方根预测误差分别为0.004g、0.009g,相关系数分别为0.608、0.793;利用预测的车辆动态响应评估轨道状态，能够有效识别引起车体振动加剧的轨道几何不利状态或隐形病害。此外，模型内部的注意力权值有助于分析挖掘导致轨道状态不良的轨道几何参数类型和位置信息。     

基于车辆滚动制动试验台的轨道交通列车动态制动性能试验研究

长期以来,列车制动系统在实验室内只能进行制动阀和制动系统静置试验,难以直接测试列车实际动态制动性能,因而对于长大货物列车制动性能及引起的纵向动力学效果难以判断。为此提出了基于滚动制动试验台进行车辆动态制动试验,即将虚拟列车制动系统模型与实际车辆制动系统组合,应用虚拟列车制动系统模型,通过计算机控制模拟不同编组列车的不同位置车辆的制动管路气压曲线,控制滚动制动试验台上单车做各种制动试验,以得出比较准确的列车各个车辆的实际动态制动效果。滚动制动试验台上车辆实际制动减速度和车辆前后拉杆承受的纵向力,为进一步评估各种编组列车制动纵向动力学性能提供了准确的依据,为长大货物列车运行安全提供了可靠的评估试验仿真装置。     

计及车体弹性效应的车辆动力学振动方程,振型函数和频率方程解析

引用多体动力学概念对高速车辆系统动力学模型进行了理论分析，推导出了车体为弹性梁，转向架构架为刚体，一、二系弹簧阻尼串联、并联构成的车辆系统的车体弹性梁振型函数和频率方程表达式，建立了在外激励力作用下的车辆多体系统动力学方程。可用于分析和修正车辆系统动态响应的数值计算和试验测试结果。     

罐车车体结构疲劳损伤规律研究

基于U80H型罐车的线路实测动应力响应数据,分析了载重、运行速度对罐车车体结构疲劳损伤的影响规律。研究结果表明:牵引梁与车体其他部位连接处是罐车车体结构疲劳强度薄弱区域;轴重对车体结构损伤呈非线性影响,在大轴重的情况下损伤随轴重的增加急剧增加;存在车体结构损伤最小的车辆运行速度,采用合理的车辆运行速度可有效延长车辆的使用寿命。根据所得车体结构疲劳损伤规律,分析得到车辆最大轴重时的最快运行速度及最快运行速度下的最大轴重。     

可倾式车辆液压伺服倾摆系统性能试验

西南交通大学建造了一座可倾式车辆试验台，本文介绍电液伺服系统在可倾式车体上的应用并进行了试验研究，试验表明采用电液伺服系统来控制车体倾摆系统具有响应快，控制力大，精度高，性能良好等特点，可以满足列车在高速运行时乘坐舒适性的要求。     

70%低地板轻轨列车车内声学计算与分析

通过对70%低地板车辆进行动力学建模,仿真得出车辆正常运行时二系结构与车体连接处的力和两处下铰力,以此作为激励对车体结构有限元模型进行频率响应计算。用计算得到的车体位移激励车体声学有限元模型,得到车内声学模态、声场分布和ISO标准场点响应。结果显示,车体在几个特定频率下的声压级超出了车内噪声指标。通过对几个特定频率下的各板件声场贡献量计算,得到车顶正贡献量较大,可提供给厂方进行结构优化。同时,根据结构模态、声学模态计算结果对车体下吊设备频率提出了建议。     

利用非结构件提高车体刚度

介绍了有效运用和强化灯具座、门箱内柱等非结构件提高车体刚度的方法。给出了利用车体载荷试验和车辆试验台激振试验进行车体刚度评价的结果。     

运用频响函数分析车辆二系悬挂的减振性能

提出了以构架振动为输入、车体响应为输出的频率响应函数估计的试验研究方法，并运用该方法来对比分析和研究车辆二系悬挂的减振性能。运用该方法，对装用SW160转向架和209HS转向架车辆进行了在线运行测试，并对其二系悬挂减振性能进行了对比分析。分析表明，SW160转向架的二系悬挂在0．5Hz和1．7Hz附近有较高的横向位移传递率，而209HS转向架在垂向的1．8Hz附近的位移传递率比SW160要高。运用SPAMP方法找到了导致SW160转向架横向传递率较高的原因后，更换了二系悬挂元件，重新进行了在线测试和试验分析。构架至车体响应的频响函数估计表明，更换二系悬挂元件后，SW160转向架在0．5Hz和1．7Hz处的横向位移传递率峰值得到了有效的控制，表明该转向架的横向减振性能得到了显著提高。     

比例溢流阀式半主动悬挂系统仿真研究

利用建立的比例溢流阀式半主动减振器的数学模型、天棚阻尼半主动控制器模型和车辆系统动力学模型,分析常通节流孔直径和比例溢流阀调压误差对半主动减振器性能的影响.结果表明:采用比例溢流阀式半主动悬挂系统能够有效地减小车体振动,而且车辆运行速度越高改善效果越明显;根据建立的车辆系统动力学模型,对应车辆各速度等级,当天棚阻尼系数取100kN·s·m-1时,车辆运行平稳性指标取得综合最优;常通节流孔直径越大,半主动减振器响应越慢,其等效阻尼越小,半主动减振器阻尼力对控制器期望阻尼力的跟踪能力就越差,在振动频率为1Hz附近车辆的振动能量越大,并且调压误差系数仅对车体的横向高频振动有微小的影响.     

地铁车辆制动电子控制单元试验台

介绍了地铁车辆制动系统的制动电子控制单元(BECU)试验台的构成、工作原理、主要功能及性能参数等,详细说明了数据采集、处理和控制等子系统。试验结果证明,该试验台实际操作易于上手,人机交互界面直观,运行可靠,完全能满足实际的测试需求。在对BECU测试过程中,该试验台能够精确进行各种信号模拟,完成气动等各种试验,还可用于模拟地铁车辆制动工况下对电子控制单元进行检测与辅助设计等。