基于工况识别的高速动车组构架疲劳损伤研究
发布时间：2021-01-04 21:03
2018年底,我国的高速铁路运营里程已接近2.8万km。“复兴号”动车组的大面积开行,使我国现役的动车组接近3000列。随着新线路、新车型的不断投入,以及运行速度和对乘坐舒适度要求的不断提高,对车辆运行的安全可靠性研究则显得尤为重要。而焊接构架则是动车组走行部的主体结构,是整车安全可靠运用的重要保障。近些年,国内外针对构架在牵引和制动等载荷系下的疲劳,以及通过长期应力试验得到构架关键部位的损伤规律等问题的研究已初见成效,但是对于不同线路条件和工况特点对构架承载和损伤状态影响的研究仍有待深入。本文基于上述背景,对高速铁路线路工况的分类以及识别方法进行了研究,并基于线路实测数据,计算各类运用工况与构架疲劳损伤之间的耦合关系,最终通过工况识别数据对构架损伤做出比较准确的预测。主要的研究内容如下:1.从工况识别和损伤分析对传感器数据处理的实际要求出发,结合陀螺仪及电阻应变计的实际数据对基于傅里叶变换的经典滤波、小波变换和希尔伯特-黄变换的理论和应用进行研究。揭示了对加速度信号进行经验模态分解获得的各阶内部模态函数的本质特性,在基于曲率半径的工况识别问题中大幅提高识别正确率。2.对我国现有高速铁...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３转向架构架载荷示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｌｏａｄ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｏｇｉｅ?ｆｒａｍｅ??对于转向架构架的疲劳损伤分析，目前通用的方案有两种，一种是依据现有??
ｃ）ＳＷ２００型转向架?ｄ）ＣＷ３００Ｄ型转向架??图１－４我国不同时期的客车转向架??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ?ｃａｒ?ｂｏｇｉｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｅｒｉｏｄｓ?ｉｎ?ｏｕｒ?ｃｏｕｎｔｒｙ??纪初陆续运用在提速列车上［８８］。２００５年开始，陆续引进了一些国外的先进动车组??项目，经过一段时期的运用和吸收，有了不同系列的高速动车组转向架，图ｌ－４ｄ??中ＣＷ３００Ｄ转向架是ＣＲＨ－３Ｃ型动车组的动车转向架。目前我国在转向架设计和??生产方面，达到了世界先进水平，走向了国际市场【８９】。??２）转向架的损伤评估研究??上文讲到了疲劳研宄的发展历史以及抗疲劳设计的研究现状，足以见得金属??疲劳问题在机械领域中的重要地位。同样，随着转向架技术的不断创新和发展，??自身钢结构所面临的疲劳损伤问题也日益凸显，选择借鉴合适的通用分析方法解??决机车和车辆上转向架构架的疲劳损伤以及寿命预估问题，也是当前行业内面对??的重大挑战之一。??德国科学家Ａ．ＷＳｈｌｅｒ在１８世纪就对当时火车车轴在交变应力作用下，台肩??多处发生断裂展开了试验研究，建立应力－寿命图。这是对车辆系统疲劳研究的最??
受空间距离限制，上图中正下方咽喉处采用一组交叉渡线道岔，完整道岔结??构由４组单开和１组菱形道岔组成。其余位置分布大量以单开为主，以及个别其??它形式的道岔，通常动车段内为ＩＩＩ型９号道岔，在出库咽喉以及与正线的连接段??等有特殊要求的位置上采用ＩＩＩ型１２号道岔。规范［１２８］中对动车段曲线有明确的设计??要求，场段内的最小曲线半径为４００ｍ。经过传感器数据分析、资料查阅与实地考??察相结合，动车段内大量曲线的半径集中分布在５００ｍ－９００ｍ之间。下表中列举了??动车段内曲线道岔等典型的工况。??表２－１动车段内典型工况说明???Ｔａｂ．２－１?Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｄｅｐｏｔ???曲线?????半径?????＞４００ｍ?单开、复式交分、菱形等?ＩＩＩ型９号、ＩＩＩ型１２号??２．２．２正线上的典型运用工况列举??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实测数据的CRH380列车风作用下风屏障风荷载多分辨率分析[J]. 邹云峰,何旭辉,周佳,史康,黄永明. 中南大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]陀螺仪装配结构稳定性控制技术[J]. 姚竹贤,胡建忠,张之敬. 机械工程学报. 2018(09)
[3]构造一种六阶牛顿迭代法解非线性方程组[J]. 张辉,陈豫眉,周琴. 山东师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]基于优化听觉模型的机床工况识别方法研究[J]. 罗刚,李允公,张启林,徐劲芳. 上海理工大学学报. 2017(04)
[5]三参数威布尔分布参数估算方法对比研究[J]. 郝晓乐,雷晓波,雷蒂远,文敏. 机械研究与应用. 2017(02)
[6]基于多传感器信息融合的轮履混合移动机器人路况识别方法[J]. 弓鹏伟,费燕琼,宋立博. 上海交通大学学报. 2017(04)
[7]基于信号波形特征的道岔工况识别研究[J]. 刘德昆,陈道云,孙守光,李强. 铁道机车车辆. 2017(02)
[8]一种新的高速列车动应力谱分布估计方法[J]. 陈道云,孙守光,李强. 机械工程学报. 2017(08)
[9]基于标准误差算法的油井工况识别技术研究[J]. 任涛,孙文. 科学技术与工程. 2017(08)
[10]坚持走中国特色自主创新道路——中国高速铁路的成功实践[J]. 徐飞. 求是. 2017 (04)
博士论文
[1]焊接转向架构架线路载荷的特征与应用研究[D]. 王萌.北京交通大学 2016
[2]机械结构的疲劳寿命预测与可靠性方法研究[D]. 左芳君.电子科技大学 2016
[3]高速列车地面效应及其对设备舱疲劳损伤影响研究[D]. 刘业博.北京交通大学 2016
[4]高速车辆—轨道耦合系统动力响应的局瞬谱研究[D]. 陈双喜.西南交通大学 2014
[5]高温复杂结构的混合概率故障物理建模与疲劳寿命预测[D]. 朱顺鹏.电子科技大学 2012
硕士论文
[1]基于深度学习和分类集成的高速列车工况识别研究[D]. 郭超.西南交通大学 2017
[2]高速动车组典型运用工况识别技术与方法研究[D]. 谢金鑫.北京交通大学 2017
[3]面向长期服役和载荷谱建立的动应力测点选取[D]. 张英路.北京交通大学 2017
[4]典型地铁路况特征识别方法研究[D]. 于洪传.北京交通大学 2016
[5]标准动车组转向架构架疲劳可靠性研究与结构优化[D]. 唐薇.北京交通大学 2015
[6]CRH6型动车组转向架载荷谱试验研究[D]. 郭奇宗.北京交通大学 2014
[7]微型挖掘机工作装置的有限寿命设计研究[D]. 朱连双.山东大学 2013
[8]基于红外热成像图像处理的铁轨道岔识别技术的研究[D]. 匡云帆.电子科技大学 2013
[9]基于实测应力谱的CRH380AL动车组转向架构架疲劳强度研究[D]. 黄长武.北京交通大学 2013
[10]CRH380B综合检测车拖车转向架载荷测试方法与试验研究[D]. 王龙.北京交通大学 2013
本文编号：2957367
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３转向架构架载荷示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｌｏａｄ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｏｇｉｅ?ｆｒａｍｅ??对于转向架构架的疲劳损伤分析，目前通用的方案有两种，一种是依据现有??
ｃ）ＳＷ２００型转向架?ｄ）ＣＷ３００Ｄ型转向架??图１－４我国不同时期的客车转向架??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ?ｃａｒ?ｂｏｇｉｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｅｒｉｏｄｓ?ｉｎ?ｏｕｒ?ｃｏｕｎｔｒｙ??纪初陆续运用在提速列车上［８８］。２００５年开始，陆续引进了一些国外的先进动车组??项目，经过一段时期的运用和吸收，有了不同系列的高速动车组转向架，图ｌ－４ｄ??中ＣＷ３００Ｄ转向架是ＣＲＨ－３Ｃ型动车组的动车转向架。目前我国在转向架设计和??生产方面，达到了世界先进水平，走向了国际市场【８９】。??２）转向架的损伤评估研究??上文讲到了疲劳研宄的发展历史以及抗疲劳设计的研究现状，足以见得金属??疲劳问题在机械领域中的重要地位。同样，随着转向架技术的不断创新和发展，??自身钢结构所面临的疲劳损伤问题也日益凸显，选择借鉴合适的通用分析方法解??决机车和车辆上转向架构架的疲劳损伤以及寿命预估问题，也是当前行业内面对??的重大挑战之一。??德国科学家Ａ．ＷＳｈｌｅｒ在１８世纪就对当时火车车轴在交变应力作用下，台肩??多处发生断裂展开了试验研究，建立应力－寿命图。这是对车辆系统疲劳研究的最??
受空间距离限制，上图中正下方咽喉处采用一组交叉渡线道岔，完整道岔结??构由４组单开和１组菱形道岔组成。其余位置分布大量以单开为主，以及个别其??它形式的道岔，通常动车段内为ＩＩＩ型９号道岔，在出库咽喉以及与正线的连接段??等有特殊要求的位置上采用ＩＩＩ型１２号道岔。规范［１２８］中对动车段曲线有明确的设计??要求，场段内的最小曲线半径为４００ｍ。经过传感器数据分析、资料查阅与实地考??察相结合，动车段内大量曲线的半径集中分布在５００ｍ－９００ｍ之间。下表中列举了??动车段内曲线道岔等典型的工况。??表２－１动车段内典型工况说明???Ｔａｂ．２－１?Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｄｅｐｏｔ???曲线?????半径?????＞４００ｍ?单开、复式交分、菱形等?ＩＩＩ型９号、ＩＩＩ型１２号??２．２．２正线上的典型运用工况列举??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实测数据的CRH380列车风作用下风屏障风荷载多分辨率分析[J]. 邹云峰,何旭辉,周佳,史康,黄永明. 中南大学学报(自然科学版). 2018(02)
[2]陀螺仪装配结构稳定性控制技术[J]. 姚竹贤,胡建忠,张之敬. 机械工程学报. 2018(09)
[3]构造一种六阶牛顿迭代法解非线性方程组[J]. 张辉,陈豫眉,周琴. 山东师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]基于优化听觉模型的机床工况识别方法研究[J]. 罗刚,李允公,张启林,徐劲芳. 上海理工大学学报. 2017(04)
[5]三参数威布尔分布参数估算方法对比研究[J]. 郝晓乐,雷晓波,雷蒂远,文敏. 机械研究与应用. 2017(02)
[6]基于多传感器信息融合的轮履混合移动机器人路况识别方法[J]. 弓鹏伟,费燕琼,宋立博. 上海交通大学学报. 2017(04)
[7]基于信号波形特征的道岔工况识别研究[J]. 刘德昆,陈道云,孙守光,李强. 铁道机车车辆. 2017(02)
[8]一种新的高速列车动应力谱分布估计方法[J]. 陈道云,孙守光,李强. 机械工程学报. 2017(08)
[9]基于标准误差算法的油井工况识别技术研究[J]. 任涛,孙文. 科学技术与工程. 2017(08)
[10]坚持走中国特色自主创新道路——中国高速铁路的成功实践[J]. 徐飞. 求是. 2017 (04)
博士论文
[1]焊接转向架构架线路载荷的特征与应用研究[D]. 王萌.北京交通大学 2016
[2]机械结构的疲劳寿命预测与可靠性方法研究[D]. 左芳君.电子科技大学 2016
[3]高速列车地面效应及其对设备舱疲劳损伤影响研究[D]. 刘业博.北京交通大学 2016
[4]高速车辆—轨道耦合系统动力响应的局瞬谱研究[D]. 陈双喜.西南交通大学 2014
[5]高温复杂结构的混合概率故障物理建模与疲劳寿命预测[D]. 朱顺鹏.电子科技大学 2012
硕士论文
[1]基于深度学习和分类集成的高速列车工况识别研究[D]. 郭超.西南交通大学 2017
[2]高速动车组典型运用工况识别技术与方法研究[D]. 谢金鑫.北京交通大学 2017
[3]面向长期服役和载荷谱建立的动应力测点选取[D]. 张英路.北京交通大学 2017
[4]典型地铁路况特征识别方法研究[D]. 于洪传.北京交通大学 2016
[5]标准动车组转向架构架疲劳可靠性研究与结构优化[D]. 唐薇.北京交通大学 2015
[6]CRH6型动车组转向架载荷谱试验研究[D]. 郭奇宗.北京交通大学 2014
[7]微型挖掘机工作装置的有限寿命设计研究[D]. 朱连双.山东大学 2013
[8]基于红外热成像图像处理的铁轨道岔识别技术的研究[D]. 匡云帆.电子科技大学 2013
[9]基于实测应力谱的CRH380AL动车组转向架构架疲劳强度研究[D]. 黄长武.北京交通大学 2013
[10]CRH380B综合检测车拖车转向架载荷测试方法与试验研究[D]. 王龙.北京交通大学 2013
本文编号：2957367
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