轨道交通健康管理系统关键技术研究综述

轨道交通制造业是国民经济的重要支柱,而轨道交通装备的维修保养直接影响装备的效率和使用寿命。传统轨道交通状态评估方法依赖专家经验且无法对大规模故障数据进行处理,难以满足日益增长的轨道交通装备维修需求。从PHM技术结构出发,梳理PHM技术的主要结构和关键技术,并对PHM技术的研究现状进行分析。最后探讨PHM技术在轨道交通装备应用的难点及轨道交通健康管理系统的发展方向。     

基于HCRD的列车锁紧板偏转自动识别方法

针对货车故障轨旁图像检测系统(TFDS)中锁紧板偏转故障,提出一种基于霍夫变换、Canny边缘检测和形状模板相结合的HCRD(Hough-Canny-Right angle Detection)方法.通过霍夫变化及数学几何模型定位转向架锁紧板部位,再对Canny边缘检测后的边缘图像进行角度特征的检测,整个识别只需要一个形状模板就能实现锁紧板偏转图像高精度自动识别,具有很好的判别能力.采用python编程,平均每张图像识别时间为0.067 s.且锁紧板下边缘处是否有角度特征作为锁紧板是否偏转的判断依据,具有很高的可靠性.实验证明,HCRD方法能精确检测出锁紧板的非正常范围(>5°)的偏转,且具有较好的鲁棒性和抗噪能力.该方法为TFDS故障图像识别提供了一种新的思路.     

多状态多模式机械系统可靠性分析模型

基于混合理论建立多状态多模式机械系统可靠性分析模型。首先按照不同失效机理特征和同一失效机理不同失效等级的特征,把机械系统单元分为不同状态和不同模式,构建多状态多模式机械系统;其次,以混合图表述单元多状态多模式与单元综合多状态的逻辑关系,用混合算子给出由单元多状态多模式分布推导单元综合多状态分布的算法;第三,推导多状态多模式串联单元、多状态多模式并联单元的混合形式;第四,建立混合多状态系统可靠性分析模型,获得多级系统可靠度,避免两状态系统因忽略故障隐患和功能退化状态可能导致的重大危害,避免部件很多时采用独立算法可能出现系统可靠度趋于零的不合理现象。最后,高速受电弓下臂转轴系统可靠性分析的实例表明应用多状态多模式系统可靠性分析模型进行机械系统可靠性评估的有效性和优越性。     

车轮多边形对车辆动力学的影响分析及在线诊断方法研究

建立了车轮多边形化的车辆轨道刚柔耦合动力学模型,为了研究车轮多边形化对车辆动力学的影响,通过提取轮轨垂向力和轴箱垂向加速度动力学指标,发现车轮高阶多边形会在轮轨接触表面产生高频冲击载荷导致轮轨作用加剧,同时还会激发出轮对和轴箱的一些振动频率而使轴箱振动加强。根据轮轨垂向力限值标准,得到了不同速度下多边形的深度阈值。针对高速列车车轮多边形化的动态特征结合大量的跟踪监测,文中提出了车轮多边形在线诊断方法:通过轴箱垂向加速度频谱在线辨别多边形阶数,定义多边形车轮轴箱垂向加速度系数λ辨识多边形深度。在线诊断的车轮多边形结果与入库检测车轮多边形结果对比,验证了该方法的有效性。     

动车组轮对精准镟修管理系统及其应用

介绍了动车组轮对精准镟修管理系统。该系统基于车轮磨耗机理和车轮磨耗数据,建立车轮磨耗规律模型和镟修规律模型,进而建立车轮退化规律和寿命预测模型;同时基于车轮失效机理、车轮维修数据,建立车轮多边形风险预测模型和滚动接触疲劳模型,实现车轮失效风险预测;在车轮磨耗、镟修、寿命预测、风险预测模型的基础上,以车轮全寿命周期检修综合成本为目标,建立车轮运用维修决策模型,实现车轮状态修和计划预防修。实践证明,动车组轮对精准镟修管理系统可有效降低轮对运维成本。     

重载铁路货车车轮踏面磨耗表征方法及其规律分析

通过调研我国重载铁路货车车轮廓形标准,对货车不同轮缘厚标准廓形建模.由于目前货车轮对管理中段修后不记录旋修后车轮标准,因此无法追踪每次段修所用的标准旋修廓形,而实际分析整个廓形磨耗又需确定上次旋修所选用的标准,所以文中结合铁路货车车轮旋修标准发展了相应的数据分析程序,用以分析计算每条车轮全廓形的磨耗情况;系统地分析了铁...     

高速铁路接触线不平顺线谱研究

功率谱密度函数可以从波长和幅值两方面反应接触线不平顺的特征和规律,是研究接触线不平顺状态的重要工具。本文以我国多条高速铁路线路的接触线垂向不平顺实测数据为基础,采用最大熵谱估计得到接触线不平顺实测功率谱,并提出一种普适性强、结构简单的不平顺线谱模型。研究结果表明:我国高速铁路线路的PSD最值均小于0.01m2/m-1,接触线整体不平顺状态较好;随机不平顺中含有的周期性简谐波成分,波长主要为单倍跨距和单倍吊弦距;文中建立的接触线不平顺线谱新模型参数少、普适性强、拟合效果优,并给出该模型参数的非线性最小二乘估算结果。     

应力-强度相关性干涉的静态和动态可靠度计算模型

为解决机械零件可靠度计算中的应力-强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,建立了静态和动态应力-强度相关性干涉模型.根据综合应力和综合强度各构建分量之间的正相关性,给出了确定其分布的算法和估计相关程度参数的方法.分析了相关程度参数的变化对相关性模型中Copula函数的影响.结果表明,机械零件的可靠度随相关程度参数动态连续变化,下界与应力-强度完全负相关对应,上界与应力-强度独立对应.在算例条件下,传统独立模型比静态应力-强度相关性干涉模型计算的可靠度偏高2.18%.     

CRH380B动车组轮对高级修轮缘厚限值优化的可行性研究

为了优化CRH380B动车组轮缘厚高级修镟修限值,基于不同轮缘厚条件下的轮对磨耗规律和车辆动力学性能分析,采用多体动力学软件和Archard磨耗理论联合仿真求解的方式,利用非线性磨耗模型对车轮磨损进行预测,并使用多体并行仿真方法实时更新状态参数和接触力.结合仿真计算分析结果,并与实测数据对比,可发现当车辆运行速度低于3...     

高速列车运动稳定性设计方法研究

从车辆结构特征和系统参数对高速列车运动稳定性影响的关系出发,提出了合理的遏制车辆蛇行失稳控制策略,并利用灵敏度分析对控制策略进行了验证.针对系统参数的非线性影响、工程应用以及服役特性,探讨了临界失稳速度设计目标值的确定原则;从车体质量、二系悬挂刚度及阻尼、轴箱纵横向定位刚度等悬挂参数的工程应用角度,给出了参数的选择范围;从列车运动稳定性对参数灵敏度和参数对动力学性能的影响,提出了基于灵敏度的优化原则和性能均衡原则,并引入了运动稳定性的可靠度设计理念.