中国机械工程

版权页和目次

2021, 32(04): 0.

摘要 ( )

PDF (351KB) ( )

相关文章 | 计量指标

[轨道交通运维技术]关于铁路机车车辆健康管理与状态修的思考

张卫华, 李权福, 宋冬利

2021, 32(04): 379-389. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.001

摘要 ( )

PDF (8669KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了保障运行安全，减少铁路机车车辆维修成本，提高机车车辆的可用性，健康管理与状态修已经引起铁路机车车辆应用部门高度重视。对铁路机车车辆的修程修制发展进行了汇总，并对机车状态评估与分类的标准做出了合理的确定方式，将机车状态分为基本状态、性能状态、安全状态三种。针对机车状态，根据已有研究经验，结合技术发展，提出未来机车车辆检测状态建议和注意事项。目前寿命预测存在诸多困难，基于机车状态和检测方法，指出了剩余寿命预测方案及修程修制改革方向，以期推动铁路机车车辆健康管理与状态修的发展。

[轨道交通运维技术]基于离散时间贝叶斯网络的列控中心可靠性分析

王康, 齐金平, 周亚辉, 李少雄, 赵睿虎, 郭浩

2021, 32(04): 390-398. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.002

摘要 ( )

PDF (7783KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对动车组列控中心在实际工作环境中的故障同时具有多态性和动态性的问题，提出一种依据列控中心各单元的功能逻辑关系来建立离散时间贝叶斯网络的分析方法。归纳部件的多种故障模式并描述列控中心故障的多态特性，采用EM算法优化更新条件概率表；针对列控中心动态失效问题，建立动态贝叶斯网络模型，将一次任务划分为启动、运行、制动三个阶段，在各个阶段通过重要度和敏感性对该模型进行可靠性分析。最后，以CTCS-2级列控系统的列控中心为例，对该离散时间贝叶斯网络模型进行验证和分析，结果表明该方法能够很好地表征列控中心的多态性和动态性。

[轨道交通运维技术]风险视角下的动车组部件多级非完美维修策略

熊律, 王红

2021, 32(04): 399-406. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.003

摘要 ( )

PDF (1433KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了降低动车组部件在一个寿命周期内的维修总成本，以动车组五级修程时需要更换的部件为研究对象，基于现行的分级检修制度，提出一种动车组部件多级非完美预防性维修策略。以故障对动车组运行安全和对动车组晚点的影响以及故障维修难易程度作为故障风险的评价指标，使用层次分析法和评分法量化评价部件的故障风险。将动车组部件非完美维修方式划分为初级维修、中级维修和高级维修三个级别，克服了以往模型中非完美维修方式单一、忽视实际维修中普遍采用多级非完美维修方式的不足。算例仿真结果表明，提出的维修策略可使动车组部件在一个寿命周期内保持更高的可靠度水平且总成本也有所减少。

[轨道交通运维技术]中低速磁浮线路智能养护技术及装备

宗斌, 刘飞香, 张琨, 张银龙

2021, 32(04): 407-411. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.004

摘要 ( )

PDF (5663KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究中低速磁浮交通系统线路智能养护技术及装备，调研了中低速磁浮的特殊线路设备，分析了轨道平顺性指标对磁浮列车的影响，并结合已投入运营的线路运维情况，提出了线路养护的重点内容及周期。基于调研和分析的结论，针对性地提出了磁浮线路智能巡检车、F轨综合作业车、特种作业平台车、智能运维管理系统等磁浮线路智能化养护系列定制装备和系统方案，该自动化、智能化方案能有效提高中低速磁浮线路养护的作业效率，降低人工成本，提高安全性。

[轮轨磨耗及预测]高速列车制动摩擦块切入端特征对制动界面特性的影响

唐斌, 范志勇, 项载毓, 吴元科, 黄博, 莫继良,

2021, 32(04): 412-419. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.005

摘要 ( )

PDF (14470KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在自行研制的高速列车制动缩比试验台上，对四种不同安装方向下的三角形摩擦块进行拖曳制动试验，研究了摩擦块的切入端特征对制动界面特性的影响,并采用有限元方法分析不同摩擦切入端特征下摩擦块的接触压力分布特点，探讨了摩擦块表面接触压力分布与其表面热分布、振动噪声特性的内在关联。结果表明：在摩擦制动过程中，摩擦块的切入端存在应力集中现象，尤其是当摩擦切入端是一个角的两条边时，摩擦切入端的角附近区域应力集中更为明显，从而引起制动系统产生高强度的振动噪声并导致摩擦块表面局部高温现象。

[轮轨磨耗及预测]地铁直线轨道钢轨波磨影响参数研究

王志强, 雷震宇,

2021, 32(04): 420-430. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.006

摘要 ( )

PDF (12572KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于车辆轨道耦合动力学模型和钢轨材料摩擦磨损计算模型，分析了不同轨道结构参数和车辆运营速度对地铁直线轨道钢轨波磨发生和发展的影响。结果发现，对于不同的变量参数，轮轨接触斑内摩擦功率随时间的变化都具有一定的波动性，且摩擦功率整体波动幅度较为均匀。同时，摩擦功率1/3倍频程图分析结果表明，摩擦功率的特征频率主要集中在中低频范围。在主要特征频率处，扣件纵向刚度、纵向阻尼、横向阻尼和垂向阻尼对钢轨波磨的影响较小，扣件横向刚度、垂向刚度、扣件间距、轮轨摩擦因数和车辆运行速度对钢轨波磨的影响较大。扣件垂向刚度和扣件间距的变化会导致摩擦功率的特征频率发生偏移，主要特征频率从80 Hz偏移至100 Hz，从而导致对应波长的钢轨波磨，说明扣件垂向刚度和扣件间距对特定频率处钢轨波磨的产生和发展具有重要的影响。其余变量的增大并未导致摩擦功率的特征频率发生改变，表明其余变量不影响钢轨波磨的特征频率。

[轮轨磨耗及预测]列车紧急制动过程中踏面温度分布及磨耗预测

董永刚, 仪帅, 黄鑫磊, 宋剑锋, 杜晓钟

2021, 32(04): 431-438,445. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.007

摘要 ( )

PDF (7904KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

列车紧急制动过程中踏面温度急剧升高导致车轮踏面的摩擦磨损机理与稳态运行时有显著差异。为了准确预测列车紧急制动过程中踏面磨耗，同时考虑踏面制动过程中车轮踏面与钢轨及闸瓦接触，基于有限元软件ABAQUS建立了踏面制动过程热机械耦合有限元模型，综合考虑制动温升对车轮踏面力学性能、硬度及摩擦因数的影响，仿真得到了紧急制动过程中车轮踏面上温度分布、硬度分布以及接触应力分布，并利用轮轨动力学软件UM得到了紧急制动过程中轮轨接触斑形状以及轮轨蠕滑区相对滑移分布，在此基础上结合Archard磨耗模型对单次紧急制动结束后的踏面磨损深度进行了定量预测。结果表明：对于制动初速度为130 km/h、160 km/h两种工况，踏面最高温度分别达到了397.0 ℃和485.9 ℃，踏面最大累积磨损深度分别为5.90 μm和7.43 μm，与踏面制动实验对比发现,预测结果与实验结果磨损位置及形貌分布趋势一致。

[轮轨磨耗及预测]弹性车轮作用下低地板有轨电车轮轨磨耗研究

杨阳, 沈健, 王孔明, 占俊

2021, 32(04): 439-445. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.008

摘要 ( )

PDF (7212KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究使用弹性车轮的车辆踏面以及运行弹性车轮的钢轨磨耗情况，基于Archard磨耗模型建立了轮轨磨耗预测模型，对不同轨道不平顺条件、不同曲线半径条件下的车轮踏面以及钢轨磨耗情况进行了分析。对比分析弹性车轮和刚性车轮，结果表明：在线路较差的情况下，弹性车轮具有更好的降磨效果；弹性车轮在曲线半径较小的线路上对磨耗的降低效果较小，随着曲线半径的增大，弹性车轮的降磨效果明显；运行弹性车轮时比运行刚性车轮时钢轨的最大累积磨耗量减小了33%；弹性车轮对曲线钢轨磨耗有一定的降低作用。

[车辆工程与测控]有监督学习下的市域铁路隧道结构裂缝边缘识别方法

张琨, 陈定方, 高铭鑫, 黄永亮, 刘洋, 门燕青

2021, 32(04): 446-453. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.009

摘要 ( )

PDF (6136KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

裂缝病害的定期巡检工作是保证市域铁路隧道结构正常运营的关键。针对市域铁路隧道结构表观裂缝的有效识别问题，提出了有监督学习下的市域铁路隧道结构裂缝边缘识别方法。首先，利用消费级数码相机获取了市域铁路隧道结构表观状态的图像数据；然后，基于Canny算子的初步边缘目标检测结果，构造了边缘目标的几何特征矢量，并在此基础上提出了基于几何特征数据的裂缝边缘识别方法；最后，采用实际市域铁路隧道结构的表观图像数据验证了所提出方法的有效性。

[车辆工程与测控]基于增强磁场涡流的高速轨道缺陷检测方法

许鹏, 曾泓茗, 朱晨露, 王平, 耿明, 许勇

2021, 32(04): 454-459,466. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.010

摘要 ( )

PDF (3483KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在高速轨道运输领域中，电涡流检测以其非接触、易实现自动化等特点，被广泛应用于钢轨表面缺陷的检测,然而，由于趋肤效应的存在，涡流检测很难探测出内部伤损。提出了一种增强磁场涡流以抑制趋肤效应的方法：在涡流检测线圈之上增加一个通入直流电流的U形电磁铁，用磁轭导磁到钢轨以增强磁轭下的磁场。通过ANSYS软件进行有限元仿真，分析了增强磁场后涡流渗透深度的改变，同时仿真研究了磁轭的提离和间距对检测效果的影响。搭建了高速轨道检测的实验平台，进行了增强磁场涡流实验，结果表明，适当地增大背景磁场能够使涡流检测到深层次的缺陷并可以提高检测信号的信噪比。

[车辆工程与测控]基于损伤关联编辑法的地铁支架安装座寿命研究

陈宽裕, 阳光武, 肖守讷, 王举金

2021, 32(04): 460-466. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.011

摘要 ( )

PDF (7227KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以地铁底架天线安装座为研究对象，提出一种铝合金焊缝载荷谱编制方法。基于多通道损伤关联编辑理论选定加速参数，构建预设损伤与伪损伤最相符的加速激励谱。分析目标谱的时域与频域特性发现，损伤关联编辑法加速效果明显且各项基本特性参数误差可控制在5%以内。建立有限元模型，分别采用准静态叠加与单轴谐响应方法计算累积损伤，仿真结果表明载荷谱缩减前后焊缝疲劳寿命误差在10%以内且加速效率高，验证了该载荷谱编制方法的合理性。台架模拟长寿命试验数据表明，使用编制过的载荷谱后，试验时间可缩短40%以上，焊缝疲劳损伤误差可控制在15%以内。该方法可为车辆其他设备载荷谱编制提供参考。

[车辆工程与测控]磁浮列车悬浮状态数据采集系统设计与实现

杨帆, 李经伟, 李益国, 毕涛

2021, 32(04): 467-474. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.012

摘要 ( )

PDF (5463KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

磁浮列车的舒适性和安全可靠性主要取决于车辆的悬浮控制系统，悬浮控制系统是磁浮列车的关键部件之一。设计了一种中低速磁浮列车悬浮状态数据采集系统，该系统独立于列车悬浮控制器，数据采集器固定在磁浮列车底部悬浮架上，不影响行车安全，能实现对悬浮电流、电磁铁温度、悬浮间隙、悬浮架振动加速度和传感器信号等数据的采集和分析，为研究悬浮控制系统对线路条件、车辆动静态载荷、极端气候的适应性以及悬浮控制设备的可靠性提供了基础研究数据。

[设计与优化]市域铁路智慧站台门系统关键技术

张银龙

2021, 32(04): 475-480. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.013

摘要 ( )

PDF (9682KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对市域铁路站台门面临的多种车型混跑、列车高速过站风压对站台门产生冲击等现状，提出了智慧站台门系统设计的关键技术及方案。基于升降式站台门技术实现了对多种车型车门位置的兼容，应用智能候车引导技术实现了乘客乘降出行的智能指引，通过智慧运维技术实现了设备的预防性维修和可靠性运营。同时，构建了车站区间气体流动的不可压缩三维不定常紊流模型，仿真分析了列车高速过站过程中气流流动特性，通过数值仿真求解了不同过站速度下站台门承受的风压冲击，并结合试验测试对其进行了验证。研究表明，当列车过站速度达到220 km/h时，距离站台边缘1.2 m处最大活塞风压为1913 Pa，小于设计许用压力2050 Pa。仿真分析及试验结果证明了站台门系统设计的安全可靠性。

[设计与优化]动车组车体端墙粒子阻尼器减振的数值分析与实验研究

肖望强, 叶淑祯, 王兴民, 贾尚帅, 潘德阔, 卢大军,

2021, 32(04): 481-489. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.014

摘要 ( )

PDF (12982KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

动车组车体端墙的振动及其带来的辐射噪声会直接影响动车乘坐的舒适性以及列车高速运行时的平稳性，甚至造成结构疲劳失效。针对端墙结构在40 Hz激励频率处异常振动的问题，提出一种基于粒子阻尼技术的端墙减振方法。建立端墙粒子阻尼器的离散元模型，并根据粒子系统耗能大小，对阻尼器布置方案和分层数进行优化，通过实验分析了各减振方案下端墙的加速度响应。实验数据表明，安装粒子阻尼器后，端墙在40 Hz激励频率处主振方向的减振率可达80%以上，该结果也验证了理论和仿真模型的正确性。

[设计与优化]基于协同优化算法的高速受电弓多学科设计优化

张静, 程肥肥, 宋宝林, 刘志刚, 张卫华

2021, 32(04): 490-498. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.015

摘要 ( )

PDF (7567KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

考虑不同学科间的相互影响及耦合作用对受电弓设计优化的影响，分析了高速受电弓不同性能的设计要求，采用多学科设计优化思想建立了受电弓多学科设计的系统级优化模型及运动学、静力学、动力学和控制学的子系统优化模型；根据不同学科设计参数的耦合关系，采用协同优化方法，获取高速受电弓整体设计优化结果；建立受电弓的三维模型，采用有限元软件ANSYS验证了受电弓优化结果的有效性。结果表明：受电弓多学科协同设计优化不仅满足系统级和各个学科的设计要求，还获得高速受电弓系统的整体最优解或满意解，提高了受电弓的工作性能，降低了弓网接触力的波动，改善了弓网受流质量。

[设计与优化]市域铁路旅客提升设备设计与运行安全保障技术

李成洋

2021, 32(04): 499-503. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.04.016

摘要 ( )

PDF (5000KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决市域铁路旅客提升设备设计过程中信息易脱节、可靠性要求高的难题，提出了数据驱动应用的理念，基于事件条件动作(ECA)规则与实例推理(CBR)技术相结合的智能设计方法，建立了贯穿旅客提升设备设计与运行全阶段的智能设计系统。同时为解决运行过程中故障种类多、易扩大、难防控的难题，研究了基于物联传感装置的运行安全监测技术，为保障旅客提升设备从设计阶段到运行阶段的安全提供了一种有效方案。

英文目次

2021, 32(04): 504-504.

摘要 ( )

PDF (471KB) ( )

当期目录