铁路继电器温度加速寿命试验方案设计与分析

铁路继电器是铁路设备中的关键器件,它在运行中的可靠性与安全性是确保各种自动控制设备正常工作的保证。分析影响铁路电器正常工作的主要环境因素,对铁路继电器在温度应力和振动应力下机械特性和电气特性的失效机理进行研究。为了更快速、准确的了解其振动和温度应力作用下的可靠性寿命,设计在规定随机振动应力下施加4个温度水平的加速寿命试验方案,确定铁路继电器在机械特性和电气特性2方面的失效判据,机械参数、电气参数、触头动作特性和表面形貌的三维参数是对继电器的失效判据和分析的必备数据。根据铁路继电器的失效寿命特性确定失效寿命分布与可靠性统计模型,并进一步阐述了无失效试验数据的可靠性分析方法。     

基于Wiener过程的步退加速退化试验方法研究

为了分析铁路继电器在工作过程中的可靠性,研究环境应力中温度对铁路继电器性能的影响。分析继电器触头在温度应力下的失效机理,在化学侵蚀和电弧侵蚀2方面开展继电器性能退化的研究。为了更快速、准确地了解继电器温度应力作用下的性能退化量,提出步退应力加速退化试验方法,对试验应力水平的选择、样品数量的确定及试验时间等进行分析。针对试验过程中继电器接触电阻的退化,应用Wiener过程对继电器累积退化量进行处理,得到继电器在试验过程中的退化方程和可靠度函数。     

CRH2系列动车组高压电器控制继电器触头粘连原因分析

针对CRH2系列动车组高压电路中控制受电弓的时间继电器P an DWTD和控制真空断路器的中间继电器VCBOR3触头粘连问题进行说明,分析了这2种控制继电器触头粘连的原因,提出了预防及消除继电器触头粘连故障的措施,实践证明效果显著。     

基于离散傅立叶变换的岩石节理形貌分析与随机重构

为了进一步开展节理面细观形貌特征对其宏观剪切特性影响的数值模拟研究,提出既可以定量地对实地采集节理试样的形貌特征进行正向分析,又能够根据预定的形貌特征范围随机地进行节理试样逆向重构的傅里叶形貌分析法。分别采用传统粗糙度分析法与傅里叶分析法对50 224个实测的节理样本进行形貌分析,得到傅里叶参数计算的经验公式;确定采用离散傅立叶变换法进行不同粗糙度节理试样逆向重构时的傅里叶参数取值范围;研究成果能为快速随机重构符合一定粗糙度特性的节理轮廓,建立一个完全数字化的虚拟试验系统提供重要基础。     

铁路信号继电器的温度场分析及试验验证

建立了铁路信号继电器在热-电耦合作用下的数学模型,通过得到的有限元模型分析了不同环境温度下铁路信号继电器温度场的变化情况,仿真计算过程中考虑了环境温度以及温度的冲击。结果表明:铁路信号继电器的温升随环境温度的升高而降低;触头的温度从室温到稳态温度呈对数增长,并计算得到触头的热时间常数,推导出触头温升的理论曲线;温度冲击对铁路信号继电器影响较大,触头温度与环境温度呈正相关。     

桥基高边坡稳定的二维、三维有限元对比分析

研究目的:目前桥基高边坡分析主要基于二维平面问题处理,忽视其空间效应。无论是高边坡还是桥台基础等都是三维实体,二维分析的结果推广到实际应用中往往存在一定误差。相对三维领域,二维条件下各种边坡理论发展较为成熟,工程上简便实用,二维分析仍是值得考虑的一种方式。在二维和三维2种状态下,对荷载作用下的高边坡岩体力学行为特征和规律进行对比分析,研究结果可为桥基高边坡设计及稳定性评价提供参考。研究结论:二维和三维条件下,桥基高边坡岩体力学行为特征大致相同,二维计算的应力、位移普遍偏大,这种现象在桥梁基底附近尤为明显;同等条件下二维所计算的坡面稳定性较三维偏于保守;相对三维,二维计算的误差并不恒定,误差大小随荷载强度、桥基位置、坡度、桥基尺寸等各因素变化而变化。     

高速铁路三维线形参数及其对列车运动的影响

研究目的:为避免传统二维设计方式出现的设计差错,明确线路的三维曲线线形对高速列车运动的影响,以微分几何不变量曲率、挠率为参数,并结合三维曲线的Frenet标架,建立线路三维线形设计指标以及列车三维运动学模型,然后分析三维线形参数对线路走向及对列车运动特性的影响。研究结论:(1)任何线路的走向及形状都可以通过曲率、挠率及Frenet标架进行表达,以此为参数建立的列车运动学模型可准确反映列车运动状态;(2)二维设计易产生设计差错,并不能准确评价列车的运动状态;(3)线形参数对列车加速度、急动度起主导作用,其中曲率决定了加速度的大小,但横、竖向加速度大小也受控于Frenet标架的侧倾;急动度由曲率变化率、挠率产生,其中曲率变化率是急动度是否超限的关键因素;(4)为避免设计差错,在高速、超高速铁路设计中应引入三维线形设计方式。     

二维细长柱体气动力特性试验研究

为了研究包括圆柱体和正多边形的二维细长柱体的气动力特性,对具有5种不同表面粗糙度的圆柱体和4种正多边形(12、16、20、24)柱体进行了风洞模型测力试验。对于圆柱体,分析了雷诺数和表面粗糙度对其气动力特性影响规律;对于正多边形柱体,分析了雷诺数、风攻角以及正多边形边数对其气动力特性影响规律。结果表明:圆柱体表面粗糙度对气动力特性具有明显影响,随着粗糙度增大,阻力系数减小,雷诺数效应减弱;在特定风攻角下,各正多边形柱体气动力系数随雷诺数均变化不大;在试验雷诺数范围内,正多边形柱体的气动力系数随风攻角变化不大;就整体趋势而言,正多边形柱体随着边数增加平均阻力系数减小,平均升力系数增加。     

基于自然换流的无弧继电器无弧控制系统及性能

为对电磁继电器进行无弧控制，基于自然换流原理分析无弧控制系统的拓扑和工作原理，给出无弧控制下延时和阈值电流等时序参数的选取原则；在形成无弧继电器样机基础上，通过搭建交直流380 V的试验系统，对无弧继电器进行试验测试；通过典型负载下的寿命试验，研究影响无弧继电器性能的关键参数；对无弧继电器的故障类型进行分析，给出危害较大的故障如短路故障保护方法，并进行试验验证。结果表明：无弧控制虽然使得继电器吸合时间增大4 ms，释放时间增大10 ms，减缓了动作速度，但解决了电弧烧蚀问题，将继电器的电寿命提高1倍；无弧继电器性能主要受机械触点接触电阻和电流转移速度的影响；无弧继电器具有较好的可靠性，且在短路情况下具有较高的安全性。     

铁路信号继电器二次吸合机理分析及参数测量计算

铁路信号继电器工作是否可靠将极大地影响铁路通信系统的稳定性及可靠性。以铁路信号继电器作为研究对象,对触点电压、线圈电流和线圈电压的高速数据进行采集,对采集的数据进行频谱分析和滤波器滤波,去除噪声干扰,通过电磁继电器的电磁机构动作原理分析二次吸合现象产生的机理,研究了二次吸合时刻t_6的计算方法,得出继电器的时间参数。同时分析了时间参数与继电器可靠性之间的关系。通过与实测数据进行对比,证明精度达到了设计要求。     

基于细观尺度粗糙轮轨接触蠕滑特性数值分析

为了进一步考虑粗糙表面对轮轨蠕滑的影响,从微凸体的微米尺度跨越到米的尺度,着力于摩擦的物理学本质,建立干摩擦工况下的轮轨蠕滑力的二维动态计算模型。通过微凸体接触与断开来模拟轮轨接触的滚滑运动,讨论不同速度、蠕滑率、轮轨表面粗糙度参数等因素对轮轨黏着系数的影响,对每个因素造成的轮轨牵引系数的变化进行数值分析。在中低速情况下,通过对线路测量数据和实验室JD对滚机数据与模型计算结果的对比,验证了模型的有效性。结果表明随着速度的增大,黏着系数随之下降;适当增加轮轨表面粗糙度能提高轮轨间的黏着系数;同时以非人为划分的方式重现接触斑内牵引系数变化的过程,从黏着区到滑动区的过渡过程。     

基于BIM技术的隧道洞口二三维同步设计方法研究

为解决设计人员完成隧道洞口二维设计文件后还需耗费额外时间进行BIM翻模的问题,提高隧道洞口设计质量,实现精细化设计目标。基于Bentley OpenRailDesigner CE软件对地形与线路中线支持的特性,结合隧道洞口设计流程与习惯,提出基于中心数据库的隧道洞口二、三维同步设计方法;利用数字地形高程生成网格化地形模型,基于三维线路中线定位动态剖切地形模型生成横、纵断面,参数化驱动洞门设计模板图元,选取与地形适应的洞门类型并确定洞口位置;通过二三维互动的参数化交互方式设计边仰坡开挖及支护参数、明洞回填高度与坡度、端墙式洞门结构参数、洞口截水沟及超前大管棚设计参数;最后,通过这些设计参数同步生成三维BIM模型与二维设计图纸,并统计相关工程数量。利用C#、C++API接口研发了“隧道洞口二三维同步设计系统”。通过在西十、西康高铁项目中应用表明,该方法与系统符合设计习惯,能够实现隧道洞口工程的二维与三维设计与成果输出,在后续项目中具有推广应用价值。     

精密螺栓滚压工艺参数的选择

对滚压螺纹表面存在粗糙度低,螺纹牙齿破碎、产生裂纹,螺纹中径超差,螺纹乱扣,滚丝轮牙齿崩裂等问题进行了分析,提出了严格控制滚压前坯件直径及公差、坯件的几何形状、精度和表面粗糙度;合理选择滚压参数等解决方法。     

轨道交通真空断路器触头弹簧位置的设置

轨道交通真空断路器的触头弹簧布置形式及弹簧位置对电性能影响很大.通过分析目前轨道交通的真空断路器触头弹簧布置的4种典型形式,来合理布置真空断路器触头弹簧的位置,不断完善真空断路器的分闸运动,使机械运动、电弧运动和热运动协调起来,从而使真空断路器的电性能得到进一步提高.     

轮轨运行状态对轮轨噪声及振动的影响分析

通过对国外实测数据的分析和讨论,提出轮轨粗糙度、轨枕垫板刚度、旧轨道或钢轨顶面存在波状磨损及有缝、无缝钢轨和钢轨表面不平顺是影响轮轨噪声的重要参数。因此,对钢轨、轮轨粗糙度等采取综合降噪措施,可有效控制轮轨滚动噪声和振动。该结论可用于铁路建设项目环境影响评价中有关降噪措施及其效果评价。     

SS3型电力机车电子柜预备回路的改进

通过对SS3型电力机车电子柜预备回路进行改进,确保该型机车电子柜在线路接触器完全吸合后预备才能完成,防止因位置转换中间继电器、零位时间继电器或空载试验开关的触头接触不良导致的窜车。     

某地铁出入口深U形槽二维等效分析方法比较

对某地铁出入口深U形槽进行了不考虑顶横梁空间约束作用、两种等效方法考虑顶横梁空间约束作用的二维分析及SAP2000三维分析。经比较,基于刚度等效原则的二维计算内力比基于面积等效原则的二维计算更接近三维计算结果,且其侧墙底部及底板内力与三维计算结果相比,误差很小,可用于结构配筋计算。     

直流电机电枢线圈的三维辅助设计

本文从理论计算、二维设计以及三维设计等方面对直流电机电枢线圈的设计进行了对比分析,提出了线圈设计采用三维ProE结合理论计算,设计成型后投影生成二维平面设计图的可行性方案,解决了线圈设计中存在的一些问题。     

基于CFD的桁架桥气动参数研究

基于计算流体动力学方法,以某桁架桥为研究对象,建立三维仿真模型进行气动性能研究。通过对比三维气动仿真结果与风洞试验结果可知,三维气动仿真分析能够较为精确地计算出在不同风攻角下桁架桥的三分力系数。结合风洞试验结果以及二维气动仿真分析结果对国内现行规范中桁架桥气动参数选取方法的精确性做出检验并提出改进建议。将桁架结构截面的外轮廓和实面积比作为控制条件建立二维等效模型,在不同风攻角下其阻力系数计算结果与规范建议方法计算结果相比精度有较大提高。     

铁路扣件螺栓干冰除锈方案设计与研究

为了使除锈后的钢轨扣件螺栓表面粗糙度达到最佳，采用干冰射流的方式在不同干冰射流量、射流压力、射流次数下对螺栓表面进行除锈，使用激光共聚焦显微镜与扫描电镜观察除锈后的螺栓表面粗糙度，研究了干冰射流工艺参数对除锈后螺栓表面粗糙度的影响规律。结果表明：随着干冰射流量增大，螺栓表面粗糙度减小，射流量达到一定值后粗糙度变化趋于平缓；随着干冰射流压力增大，螺栓表面粗糙度增大，射流压力达到一定值后粗糙度变化趋于平缓；随着干冰射流次数的增大，螺栓表面粗糙度减小，射流次数达到一定值后粗糙度变化趋于平缓。试验条件下，干冰射流以1.1 kg/min的射流量、1.2 MPa恒定压力上下扫描20～25次后，螺栓表面粗糙度最为适宜。