基于神经网络的重载列车缓冲器模型

以试验数据为基础,利用BP神经网络快速准确地建立缓冲器模型,对不同冲击速度下的单车碰撞试验进行模拟仿真,并与试验结果作对比.结果表明:所建模型拟合出缓冲器工作过程的曲线形式与试验曲线形式相似性较高;所拟合的最大阻抗力与试验最大阻抗力误差基本在10%以内,发生位置误差小于1 mm.构建的缓冲器数学模型有利于进一步对HM-1型与HM-2型重载货车缓冲器力学特性的研究,也可以用于其他型缓冲器,利用试验数据构造缓冲器模型.为重载列车缓冲器的试验结果处理、缓冲器模型建立以及重载列车纵向动力学研究开辟了新途径.     

缓冲器阻抗特性对重载列车动力学性能的影响

研究了重载列车缓冲器的特性,分析了弹性胶泥型缓冲器和摩擦胶泥型缓冲器的结构及工作原理,以HXD1型机车、13A型车钩以及2种类型缓冲器为基础,建立了4节编组机车万吨级牵引列车动力学模型,研究了2种缓冲器静态与动态阻抗特性对重载列车相关动力学性能的影响.仿真结果表明:重载列车在长大下坡道进行循环制动时,摩擦胶泥型缓冲器无...     

无调车作业重载列车制动工况缓冲器特性研究

使用大容量缓冲器是重载列车主要特征,大容量缓冲器的大刚度特性使得重载列车运行中车钩力增加.调车工况是对缓冲器容量需求的主要工况,在无调车需求的重载线路中没有将缓冲器大容量特性发挥,反而引起列车运行过程中的过大车钩力.使用列车空气制动与纵向动力学联合仿真方法,针对神华铁路无调车作业的重载列车设计出新型缓冲器特性,仿真结果表明万吨列车在减压50、减压170 k Pa常用制动和紧急制动时车钩力分别降低11.5%、26.7%、43.8%,空气制动减压量越大,车钩力降低越明显.新缓冲器可以满足相对速度5.0 km/h的冲击需求.该研究为缓冲器开发提供了理论指导.     

重载列车纵向动力学仿真模型的有效性研究

针对重载列车纵向冲动问题,根据气体流动理论和机车动力制动特性,开发并完善了重载列车空气制动系统与纵向动力学联合同步仿真系统.对制动系统传动效率与机车电制动系统模型进行修正,细化了模型,提高了仿真系统精度.根据神华线路机车操纵控制指令,仿真列车编组为2+1时的停车与运行工况,将仿真结果与神华线路运行试验结果对比.计算结果表明:在空气制动停车与运行工况时,各车位列车管和制动缸压强试验与仿真结果基本一致;在停车与运行工况且施加机车制动电流的情况下,车钩力变化试验与仿真结果基本一致,最大车钩力试验与仿真误差在0.7%～14.2%之间,吻合程度较高.     

重载组合列车纵向动力学的实验研究及理论分析

本文介绍了1988年6月28日至7月6日在山海关一锦州间利角育有遥 控功能的便携式测试装置进行的6400t组合列车纵向动力学试验,并 根据实测的数据对本次试验的各种工况用列车动力学软件进行了对比计 算。在此基础上对锦州机务段提出的组合列车平稳操纵方法作了评价。 本文所作工作为重载组合列车的安全和合理操纵提供了理论依据。      

制动特性对重载列车纵向冲动影响的比较

比较了目前两种常见的组合列车制动系统特性获取方法的差异,通过对比发现,两种方法得到的制动特性在平道常用全制动工况下,最大车钩力可产生48%的差异.列车制动特性主要表现为制动波传播特性和制动缸升压特性,其中制动缸升压特性的差异是造成两种方法计算结果较大差异的主要原因.组合列车中任一车辆的制动特性受所有机车排气的影响,制动系统仿真方法中考虑了多机车排气对列车中车辆的减压速度的影响,因此制动特性更接近于真实组合列车制动特性.而使用单编万吨列车制动试验特性插值计算组合列车制动特性方法没有考虑多机车排气影响,对列车纵向冲动分析结果会造成较大的误差.     

基于UM的重载列车纵向冲动仿真分析

本文以两万吨的重载列车为研究对象,通过UM建立两万吨重载组合列车的三维模型及列车的运行线路模型;然后在UM simulation中对重载列车进行条件约束,仿真分析得到两种不同编组的两万吨列车的纵向车钩力,与大秦线的两万吨重载列车的试验值基本相近;最后基于UM软件对两万吨重载列车在不同编组、不同长大坡道、不同制动波速的状况下分析,分析结果表明:1+2+1编组方式更适合于两万吨重载列车,且列车在下坡度运行时,下坡度越小,纵向冲动就越小;列车在上坡度运行时,上坡度越大,拉钩力越大,纵向冲动随之增大,列车上坡的坡度最大值为8%;另外,列车的制动波速越大,列车的纵向冲动就越小.     

基于多质点模型的重载列车动能闯坡性能

采用列车多质点纵向动力学模型, 研究了列车初速度、列车编组、坡道长度与坡度对列车动能闯坡性能的影响, 并与列车单质点模型进行了对比分析, 然后结合具体算例对比了2种模型在动能闯坡最大牵引质量方面的差异。分析结果表明: 列车闯坡初速度越大, 闯坡性能越优; 列车闯坡性能随列车编组、坡道长度与坡度的增大而变差; 2种模型列车闯坡最低速度的差异随列车闯坡初速度的减小而增加, 初速度为60km·h^-1时单质点与多质点模型的列车闯坡最低速度相差5.29km·h^-1; 列车编组、坡长与坡度越大, 单质点模型的计算结果越保守; 基于单质点模型的列车最大牵引质量为8 250t, 基于多质点模型的列车最大牵引质量为8 750t, 后者比前者增加了6.1%;建议采用列车多质点纵向动力学模型计算列车动能闯坡最大牵引质量。     

列尾装置对重载列车纵向力的影响

根据气体流动理论与多刚体动力学原理, 建立了带有列尾装置的列车空气制动系统与列车纵向动力学联合仿真模型, 计算了制动系统中空气流动瞬态数值解, 获得制动系统特性, 同步计算了列车纵向冲动。2万吨组合列车计算结果表明:全制动时安装列尾装置使最大车钩力降低54%, 列车纵向冲动明显降低;列尾装置减压量越大, 车钩力降低越明显, 目前列尾装置减压量固定为50kPa, 应根据线路经常使用的减压量确定更合理的值;列尾装置排气速度对车钩力影响较小;列尾装置滞后时间对车钩力影响微小;使用机车替代列尾装置, 在大减压量制动时, 车钩力将明显得到改善, 减压量越小, 机车与列尾装置作用效果越接近, 当机车减压50kPa制动时, 列尾装置与机车作用相同。     

基于核密度估计的重载组合列车纵向载荷谱外推研究

针对目前1万t重载组合列车纵向载荷谱外推缺少载荷-次数数理统计表征的问题,采用基于核密度估计的非参数统计方法,克服载荷均值和幅值不遵循概率分布的特点.根据疲劳累积损伤理论,建立不同外推概率下,1万t重载组合列车纵向拉伸载荷-次数-损伤和压缩载荷-次数-损伤的关系,以此实现不同概率下拉伸载荷谱和压缩载荷谱的非参数统计外推...     

重载列车制动管路对制动性能的影响

应用流体动力学理论, 建立了重载列车制动管路模型与分配阀模型, 求解了制动管路和边界点的动力学方程, 仿真计算了制动过程中的制动系统性能, 分析了列车主管和支管长度对制动系统性能的影响。分析结果表明: 当列车主管长度由13.24 m增大为17.24 m时, 在常用制动下, 列车管路减压时间增大了30.75%, 制动缸升压时间增大了20.45%, 主管长度对常用制动的影响要强于对紧急制动的影响; 当列车支管长度由0.50 m增大到5.00 m时, 在常用制动下, 列车管路减压时间增大了6.63%, 制动缸升压时间增大了5.22%, 支管长度对常用制动和紧急制动影响程度差别不大。列车制动管路长度增大降低了列车制动管路减压速度与制动缸升压速度; 列车主管长度对制动性能的影响要明显大于列车支管长度的影响, 车辆位置距机车越远影响越明显。     

基于小波神经网络的船舶动力装置模型的建立

以CODAD主推进系统为例.建立了在Matlab7.O/Simulink6.O环境下的仿真模型.采用分布式参数建模的方法.根据参数间的相关性,建立分离的参数预测模型,然后把所有的参数模型联合起来,得到完整的主推进装置模型.采集了实船航行数据,经过小波去噪后作为模型辨识的试验数据.利用小波神经网络对主推进装置仿真模型中的主机转速进行了预测.仿真结果表明.采用小波神经网络进行模型辨识,可获得较好的效果.     

基于有限元法的重载敞车端墙动压力分布规律研究

以重载敞车车体为研究对象,基于TB/T1335-1996、美国AAR标准以及边界非线性有限元法对比分析了车体端墙静压力分布规律,基于有限元法的端墙静压力数值与TB/T1335-1996中第一工况的端墙压力数值接近,且端墙底部有压力松弛现象与试验结果一致.依据车辆冲击试验规定,利用大变形碰撞非线性有限元法进行了重载敞车与...     

基于半模型的高速列车远场气动噪声计算方法

随着高速列车运行速度的提高,其气动噪声问题逐渐凸显,如何准确快速预测高速列车的远场气动噪声成为关键.利用半自由空间的Green函数求解FW-H方程,推导了考虑半模型时的远场声学积分公式,提出通过半模型的数值计算结果预测全模型高速列车远场气动噪声的方法;建立了全模型和半模型高速列车的气动噪声数值计算模型,应用改进延迟的分离涡模拟方法对不同模型高速列车表面的气动噪声源进行求解;通过风洞试验进行了全模型高速列车的数值仿真计算方法验证;对比分析了全模型和半模型高速列车周围的流场结构、气动噪声源和远场气动噪声特性.结果表明：半模型高速列车数值计算得到的列车周围流场结构、气动噪声源以及远场气动噪声特性与全模型的一致;采用半模型计算会过高估计列车尾车流线型区域表面压力的波动程度和噪声源的辐射强度,但通过半模型预测整车模型的远场噪声平均声压级误差小于1 dBA;相比于全模型高速列车,半模型计算时的网格总量减少一半.     

基于座椅人机参数的列车座椅舒适度评价方法

为了降低高速列车舒适度调查的成本,避免进行大量的问卷调查和统计分析,对高速列车座椅静态舒适度评价方法进行了研究. 首先,通过确定高速列车座椅舒适度评价指标和指标权重,获得座椅舒适度计算方法;其次,利用BP神经网络构建以高速列车座椅8项人机几何参数为输入、以座椅舒适度评价为输出的座椅静态舒适度评价模型;最后,进行实例研究,对构建的神经网络评价模型进行训练和验证,并对神经网络进行权值和阈值的提取,构建神经网络的数学表达公式. 研究结果表明:当神经网络为1个隐含层、13个节点时,训练达到误差均值2.13 × 10?3、均方误差6.091 × 10?6的理想效果,且不存在过拟合现象;利用CHR2的一、二等座椅人机几何参数测量数据及对应舒适度评价对该网络进行验证,验证显示一等座的神经网络预测值跟实际评价值误差为3.07%,二等座评价误差为1.42%,该网络模型预测精度较高,且优于多元回归模型预测的结果.      

基于神经网络的数据挖掘模型在吸能装置上的应用

针对传统有限元分析方法对机车车辆结构耐撞性计算效率低的问题,在已有仿真分析数据基础上,引入机器学习方法,对车辆关键结构的耐撞性以及碰撞安全性进行分析预测. 首先,建立基于神经网络的数据挖掘模型,在此基础上构建车辆关键结构的碰撞响应预测方法;其次,通过试验验证了防爬吸能装置有限元模型的正确性,以此模型为基础获得不同壁厚防爬吸能装置的碰撞响应仿真数据;然后,以吸能装置壁厚作为模型输入,不同壁厚所对应的位移、速度、界面力和内能等碰撞响应作为模型输出,将有限元仿真数据用于模型训练,优化后的数据挖掘模型的拟合优度在0.922以上;最后,为验证模型预测的准确性,将碰撞数学模型的预测结果与有限元仿真结果进行对比,速度、位移、界面力和内能的平均相对误差分别为7.10%、4.51%、6.20%和2.50%. 研究结果表明:基于神经网络构建的数据挖掘模型在保证精度的情况下,能很好地反映防爬吸能装置的碰撞特性,大幅降低了计算时间,提高了计算效率.      

基于改进多目标差分进化算法的城轨列车速度曲线优化

城轨列车速度曲线研究对于优化列车运行过程具有重要的作用。为得到更好的城轨列车速度曲线优化效果,本文针对列车运行准时性、运行能耗和舒适度3个目标,提出一种基于改进多目标差分进化算法的速度曲线优化方法。首先,建立城轨列车运行过程的多目标优化模型;然后,通过采用精英镜像初始化策略、引入参数自适应和多变异策略,提升多目标差分进化（MODE）算法的性能,并通过与其他6种对比算法在ZDT系列测试函数上所得的反世代距离评价指标（IGD）值进行比较,验证了所提算法的优越性;最后,结合南昌地铁一号线某区间真实线路数据进行仿真。结果表明,改进的MODE算法（IMODE）相较于对比算法在综合性能方面具有一定优势,同时在列车节能优化问题中具有较强的实用性。     

基于质量-弹簧模型的驳船-桥墩冲击试验

为实现驳船撞击桥墩后对撞击力的快速估算,开展基于质量-弹簧模型的RC柱低速冲击试验,探究不同撞击速度、弹簧刚度及被撞结构截面形式对驳船撞击力及初始碰撞刚度的影响规律,将试验结果与现有规范中驳船撞击力计算公式进行对比和讨论,最后在算例中运用基于质量-弹簧模型方法与非线性接触有限元方法进行比较.结果 表明:质量-弹簧模型冲...