HXD3型机车车轮磨耗数据建模与镟修策略优化

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作者 蔡磊 刘安飞 +1 位作者 曾毅 张旭 《交通技术》 2024年第1期43-51,共9页

机车车轮的磨耗难以避免,研究车轮磨耗规律,优化镟修策略具有重要意义。本文首先介绍了车轮常见的损伤种类和镟修机理,后建立了轮缘厚度磨耗模型、轮径磨耗模型和基于上述模型利用蒙特卡洛方法提出的一种车轮镟修策略优化方案,以降低车... 机车车轮的磨耗难以避免,研究车轮磨耗规律,优化镟修策略具有重要意义。本文首先介绍了车轮常见的损伤种类和镟修机理,后建立了轮缘厚度磨耗模型、轮径磨耗模型和基于上述模型利用蒙特卡洛方法提出的一种车轮镟修策略优化方案,以降低车轮全寿命周期的使用成本。在建立磨耗模型过程中,分别采用二次曲线拟合轮缘厚度磨耗速率模型和高斯分布拟合轮径磨耗模型;对136组镟修策略的仿真结果表明,车轮轮缘厚度在28~32.5 mm时车轮的生命周期较长,其中镟修前后轮缘厚度为28.5 mm,31.5 mm时为最优镟修策略,此时车轮仿真预期使用寿命最长、车轮平均使用成本最低。 展开更多

关键词 机车车辆 车轮磨耗 镟修策略 蒙特卡洛仿真

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高速列车服役安全关键技术铁路行业重点实验室

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作者 无 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期54-55,共2页

高速列车服役安全关键技术铁路行业重点实验室(简称实验室)依托大连交通大学,与中车大连机车车辆有限公司、中车唐山机车车辆有限公司2家单位共建,于2022年12月通过国家铁路局铁路行业科技创新基地的认定。

关键词 行业科技创新 机车车辆 高速列车 安全关键技术 铁路 国家铁路局 实验室 服役

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基于多目标优化的列车车轮镟修策略研究

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作者 牛泓博 张旭 +1 位作者 陈秉智 曾毅 《数据挖掘》 2024年第3期135-142,共8页

在列车的日常运行过程中,车轮的维护保养十分重要。随着列车运行,轮缘厚度会逐渐因磨损而减小,因此需要对车轮进行镟修以恢复轮缘厚度,镟修能够有效减缓车轮半径的磨损速度,还能达到提高车轮寿命和保证行车安全的目的。本文以车轮寿命... 在列车的日常运行过程中,车轮的维护保养十分重要。随着列车运行,轮缘厚度会逐渐因磨损而减小,因此需要对车轮进行镟修以恢复轮缘厚度,镟修能够有效减缓车轮半径的磨损速度,还能达到提高车轮寿命和保证行车安全的目的。本文以车轮寿命和平均每月成本作为目标函数建立多目标优化模型。并NSGA-II算法对模型进行求解,得到了最佳方案为镟修6次车轮。相对于传统固定修方案,车轮寿命提升33.5%,运营成本减少25.1%。最后将NSGA-II算法求解的结果与蒙特卡洛循环法以及GDE算法的求解结果进行对比分析,结果表明NSGA-II算法求解结果更为优秀。 展开更多

关键词 车轮镟修 多目标优化 NSGA-II算法 数据拟合

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基于大数据和动力学模型的车轮磨耗预测研究

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作者 张旭 官上杰 《数据挖掘》 2024年第2期116-124,共9页

为了研究车轮磨耗的特点和演变过程,对机车车轮的磨耗进行了大数据分析研究发现:轮径及轮缘厚度的磨耗率随轮径值及轮缘厚度的降低呈先减小后增大的趋势、且新轮状态下车轮踏面的磨耗率约为轮缘磨耗率的三倍左右;新轮状态下车轮踏面磨... 为了研究车轮磨耗的特点和演变过程,对机车车轮的磨耗进行了大数据分析研究发现:轮径及轮缘厚度的磨耗率随轮径值及轮缘厚度的降低呈先减小后增大的趋势、且新轮状态下车轮踏面的磨耗率约为轮缘磨耗率的三倍左右;新轮状态下车轮踏面磨耗较为明显,一定运行里程后轮缘磨耗更为突出。建立了机车动力学模型、轮轨滚动接触模型、材料磨损模型一体的车轮磨耗计算模型,并使用实测车轮数据与优化算法相结合的方式来对车轮磨耗计算模型中磨耗系数k进行优化,计算发现:磨耗系数取平均值的车轮磨耗计算结果与实测值误差较大,而取优化值的计算结果与实测值的误差较小在3%~13%之间(车轮磨耗集中在−45~40 mm,磨耗最大位置在−10~−5 mm之间)。 展开更多

关键词 车轮磨耗 大数据分析 机车动力学模型 磨耗系数k

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基于GA-SVM的车轮磨耗数据预测

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作者 李喆 潘鸿飞 +1 位作者 牛泓博 张旭 《数据挖掘》 2024年第1期20-25,共6页

在列车车辆运行过程中,列车车轮承担着重要的角色,它们负责支撑整个列车的负重,保障列车安全,于是预测车轮磨损的研究变得极为重要。随着大数据分析技术的不断发展,各种智能算法逐渐被引入车轮磨损的预测中,以提高预测的准确性。在此背... 在列车车辆运行过程中,列车车轮承担着重要的角色,它们负责支撑整个列车的负重,保障列车安全,于是预测车轮磨损的研究变得极为重要。随着大数据分析技术的不断发展,各种智能算法逐渐被引入车轮磨损的预测中,以提高预测的准确性。在此背景下,本研究采用遗传算法和支持向量机模型对车轮磨损的回归预测。预测结果的RMSE的值仅为0.059,说明该模型具有优秀的预测效果。 展开更多

关键词 车轮磨耗 支持向量机 遗传算法 大数据技术

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Goodman-Smith疲劳评估修正方法研究及在轨道车辆中的应用

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作者 王悦东 田博雅 何紫薇 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期1-7,共7页

Goodman-Smith曲线在轨道车辆疲劳评估中应用广泛,但UIC ORE B12/RP17标准中提供的Goodman-Smith曲线在使用过程中存在安全裕量不高和焊缝数据缺乏合理性的问题。本文首先分别采用UIC标准中提供的Goodman-Smith曲线和BS 7608标准对3种... Goodman-Smith曲线在轨道车辆疲劳评估中应用广泛,但UIC ORE B12/RP17标准中提供的Goodman-Smith曲线在使用过程中存在安全裕量不高和焊缝数据缺乏合理性的问题。本文首先分别采用UIC标准中提供的Goodman-Smith曲线和BS 7608标准对3种典型焊接接头模型进行疲劳强度评估,证明Goodman-Smith曲线评估的结果较为宽松。其次,为使Goodman-Smith曲线能够适应实际情况出现的非对称循环载荷,提出非对称循环疲劳强度向对称循环的转换公式,实现BS 7608标准中脉动循环向Goodman-Smith曲线所需对称循环的转换。然后,根据BS 7608标准提供的S-N曲线修正循环次数为2×10^(6)次下的对称循环疲劳强度,并结合UIC标准,绘制改进后的八边形Goodman-Smith曲线。最后,分别改进前后的Goodman-Smith曲线对某转向架构架的关键焊缝进行疲劳强度评估。结果表明,改进后的Goodman-Smith曲线可以有效解决安全系数过大导致的疲劳评估结果过于宽松以及焊缝数据缺乏合理性的问题。该设计改进的曲线更加符合工程应用需求,为转向架构架焊接结构评估方法提供了新参考。 展开更多

关键词 Goodman-Smith曲线 疲劳评估 焊接接头 转向架构架

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考虑强度和疲劳强度的机车抱轴箱体轻量化设计

7

作者 焦柏儒 郭明达 +3 位作者 王世阔 刘喜微 韩佳霖 秦睿贤 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期41-48,共8页

抱轴箱是机车转向架的重要组成部分,在支撑、固定驱动电机和保持运行平稳上起着重要作用,其轻量化设计可有效改善转向架的力学性能。本文建立了机车抱轴箱有限元模型,采用Ansys分析5种超常工况下的结构强度,采用Goodman-Smith曲线对3种... 抱轴箱是机车转向架的重要组成部分,在支撑、固定驱动电机和保持运行平稳上起着重要作用,其轻量化设计可有效改善转向架的力学性能。本文建立了机车抱轴箱有限元模型,采用Ansys分析5种超常工况下的结构强度,采用Goodman-Smith曲线对3种运营工况进行疲劳强度分析。随后,以体积分数、周向循环对称为约束条件,以加权柔度最小为优化目标,利用OptiStruct软件对其进行多工况拓扑优化设计,优化后的抱轴箱结构可消除多个应力集中点,并实现10.8%的减重。 展开更多

关键词 OptiStruct 抱轴箱 Goodman 拓扑优化

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基于Bootstrap法的轨道车辆镁合金主S-N曲线研究

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作者 杨建业 张哲 +1 位作者 董祺 白智文 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期8-15,32,共9页

在轨道车辆轻量化设计中采用镁合金可以达到显著减少车体质量、提高列车运行速度以及减轻运营能源消耗的优化目标。针对在小子样疲劳试验空间中,镁合金焊接结构各存活率下主S-N曲线获取较为困难的问题,首先提出结合Bootstrap自助法与等... 在轨道车辆轻量化设计中采用镁合金可以达到显著减少车体质量、提高列车运行速度以及减轻运营能源消耗的优化目标。针对在小子样疲劳试验空间中,镁合金焊接结构各存活率下主S-N曲线获取较为困难的问题,首先提出结合Bootstrap自助法与等效结构应力法的疲劳评估方法。在此框架下,对不同板厚、材料、类型和应力比的镁合金焊接接头进行物理疲劳试验,并采用有限元仿真,进行试件接头焊趾处的等效结构应力数值模拟试验。其次,分别采用传统成组法和Bootstrap自助法拟合得出不同存活率下镁合金焊接结构疲劳寿命预测模型的统计参数。结果表明,Bootstrap自助法得到的镁合金疲劳试验样本拟合结果更趋于稳定,提高了镁合金疲劳寿命试验数据的拟合程度和样本数目较小时疲劳寿命预测的准确性。基于此方法得到并验证了镁合金焊接结构主S-N曲线的较精确回归模型。 展开更多

关键词 轨道车辆 镁合金焊接疲劳 Bootstrap自助法 主S-N曲线

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车体焊缝建模方法对其寿命预测的影响

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作者 许建鑫 杜德雷 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期16-22,共7页

轨道车辆车体作为大型焊接结构,在承受复杂交变载荷时,其薄弱焊缝易发生疲劳破坏。焊缝相较于其他结构,疲劳问题更加复杂。为进一步分析焊缝的疲劳情况,采用ASME标准中网格不敏感的等效结构应力法,对市域D型车车体底架的关键焊缝进行疲... 轨道车辆车体作为大型焊接结构,在承受复杂交变载荷时,其薄弱焊缝易发生疲劳破坏。焊缝相较于其他结构,疲劳问题更加复杂。为进一步分析焊缝的疲劳情况,采用ASME标准中网格不敏感的等效结构应力法,对市域D型车车体底架的关键焊缝进行疲劳强度评估。焊缝单元的建立对疲劳评估有一定影响,因此分别采用有焊缝单元和无焊缝单元两种建模方法,对车体关键焊缝进行细节处理,分析两种建模方法对焊缝疲劳寿命预测结果的影响。计算结果表明:两种建模方法所计算出的等效结构应力具有较强的一致性,采用有焊缝建模计算出的疲劳寿命大于无焊缝建模。 展开更多

关键词 轨道车辆 建模方法 底架焊缝 疲劳寿命

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某动车组柴田式密接车钩RAMS分析

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作者 夏清 胡超群 宫琦 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期23-32,共10页

传统RAMS分析方法中专家主观判断影响较大且不具备处理不确定性问题的能力。本文提出一种基于有序加权平均算子改进的失效模式影响与危害性分析方法(OWA-FMECA),对柴田式密接车钩系统实际故障问题进行分析,利用OWA算子赋予各故障模式严... 传统RAMS分析方法中专家主观判断影响较大且不具备处理不确定性问题的能力。本文提出一种基于有序加权平均算子改进的失效模式影响与危害性分析方法(OWA-FMECA),对柴田式密接车钩系统实际故障问题进行分析,利用OWA算子赋予各故障模式严重度(S)、发生度(O)和探测度(D)3个因素权重,得到系统各故障模式的加权风险优先数(WRPN),进而得到更合理的系统风险评价结果。引入正态模糊数表示事件故障发生概率,建立柴田式密接车钩系统的正态模糊故障树(NFFTA),确定车钩系统中的关键部件。最后,基于马尔可夫模型评估柴田式密接车钩系统及关键部件的可靠度、MTBF等RAMS指标,为柴田式密接车钩的设计优化和维修工作提供指导。 展开更多

关键词 柴田式密接车钩 RAMS OWA-FMECA NFFTA 马尔可夫模型

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基于SFOA-Kriging的三轴转向架构架多目标优化

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作者 李永华 张航 白肖宁 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期33-40,48,共9页

为提高转向架构架的承载能力并实现轻量化,提出一种基于改进果蝇算法-优化克里金模型(SFOA-Kriging)和NSGA-Ⅲ算法相结合的多目标优化方法。首先,根据标准UIC 510-3对某货车三轴转向架构架施加约束和载荷并进行静强度分析和灵敏度分析,... 为提高转向架构架的承载能力并实现轻量化,提出一种基于改进果蝇算法-优化克里金模型(SFOA-Kriging)和NSGA-Ⅲ算法相结合的多目标优化方法。首先,根据标准UIC 510-3对某货车三轴转向架构架施加约束和载荷并进行静强度分析和灵敏度分析,筛选出关键参数。其次,通过引入Sine混沌映射和变步长机制改进FOA算法,并利用该算法优化Kriging模型,提高拟合精度。最后,以构架结构参数为设计变量,最大Von Mises应力和质量为响应值,建立SFOA-Kriging模型。利用NSGA-Ⅲ算法对模型进行优化求解,选用模糊集合理论得到Pareto最优解。结果表明,优化后的构架模型最大Von Mises应力和质量均有所降低,该方法解决了复杂模型拟合精度低、求解时间长的问题,对复杂部件的优化设计具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 转向架构架 改进果蝇算法 KRIGING模型 多目标优化

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通过加强筋板对地铁强度的优化

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作者 范航 薛胜夫 杜德雷 《铁道技术标准（中英文）》 2023年第9期49-53,共5页

地铁地板是整个地铁重要的承力构件之一,其强度对保证地铁安全行驶至关重要。本文基于变密度法来对地铁地板进行拓扑优化。首先,运用HyperMesh软件中的Optistruct模块设置车体地板子模型,建立实体单元,模拟地铁地板在运行时所受的载荷;... 地铁地板是整个地铁重要的承力构件之一,其强度对保证地铁安全行驶至关重要。本文基于变密度法来对地铁地板进行拓扑优化。首先,运用HyperMesh软件中的Optistruct模块设置车体地板子模型,建立实体单元,模拟地铁地板在运行时所受的载荷;其次,基于变密度法设置最大垂向载荷,最大纵向载荷及扭转工况等多工况条件下,同等权重随机组合,体积分数做约束条件,柔度最小为目标函数。研究结果表明,此结构加工简单,可使用一体化压铸等方法一次成型,有效减少加工成本,且减少受力复杂的状况。此加强筋增加了车体重量,后续研究可适当用此类加强筋替换地板内筋板来减轻车体重量。 展开更多

关键词 加强筋 HYPERMESH 地铁地板 承载能力 拓扑优化

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