最新刊期
      2022 年 第 卷 4 期

        先进载运装备

      • 和风,冯洋,佟来生,舒瑶,赵春发
        2022(4): 1-8. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.103
        摘要：为掌握高速磁浮车辆悬浮电磁铁和悬浮架的弹性变形特性，建立考虑悬浮电磁铁和悬浮架柔性的高速磁浮车辆刚柔耦合动力学模型，仿真分析了5种悬浮电磁铁抗弯刚度和3种平面曲线（曲线半径分别为650 m，1 000 m，4 000 m）条件下悬浮电磁铁和悬浮架的弹性变形。结果表明，悬浮电磁铁在半径1 000 m曲线上变形最大，当其抗弯刚度由现有设计值减小50%后，一位悬浮电磁铁的动态整体变形幅值由0.49 mm增大到0.82 mm，该值相对于10 mm的额定悬浮间隙而言较大，二位悬浮电磁铁的动态整体变形幅值由0.11 mm增至0.23 mm；增大悬浮电磁铁的抗弯刚度，其动态变形近似线性减小；在缓和曲线上悬浮架跟随轨道扭转而扭转，在缓和曲线中点处扭转角最大，头车一位悬浮架的扭转角总是小于二位悬浮架。整体而言，悬浮电磁铁的抗弯刚度对悬浮架扭转变形影响较小，对一位悬浮架托臂的弹性变形有一定影响，而对二位悬浮架托臂影响甚小。  
        关键词：磁浮列车;悬浮架;电磁铁;曲线通过;刚柔耦合动力学;弹性变形;仿真   
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        发布时间：2024-08-02
      • 吴定鼎,黄欢,袁宇航,郑珺,蔡成标,邓自刚
        2022(4): 9-16. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.002
        摘要：超导电动悬浮是磁浮技术的发展方向之一。为进一步研究超导电动悬浮系统的悬浮特性，文章以山梨试验线超导电动悬浮列车为研究对象，建立了单侧车载磁体-零磁通线圈的三维瞬态仿真模型。首先根据公布的测试数据验证了模型的准确性，随后用该模型研究了超导磁体长度对列车悬浮力的影响，最后分析了长度优化后的超导磁体在不同速度、不同垂向位移和不同横向位移下的悬浮力特性，重点分析了悬浮力的波动情况。研究结果表明，仿真结果与试验线公布的测试数据接近程度良好，误差在10%以内，验证了此仿真模型的准确性；同时超导磁体的长度对列车的浮阻比影响很小，悬浮力均值随超导磁体长度增加而线性增加；悬浮力在线圈长度为1 110 mm时波动幅值和波动系数都最小；速度越高，悬浮力的波动系数越小，在500 km/h时，垂向位移和一定范围内的横向位移对悬浮力波动系数影响不大。本文研究成果可为电动悬浮车辆的动力学性能优化提供参考。  
        关键词：超导电动悬浮;超导磁体;有限元分析;电磁仿真;悬浮力;尺寸优化   
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        发布时间：2024-08-02
      • 何建明,黄志辉,姜旭涛,宋杨法
        2022(4): 17-25. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.003
        摘要：针对时速400公里1 435 mm/1 520 mm变轨距转向架轮轴结构变形和车轴-滑动轴承接触问题，按照EN 13104标准计算车轴轴颈垂向载荷值；基于Hertz接触理论求解轮轨接触椭圆斑半轴长，确定车轮约束区；根据轮轴结构特点，分析其车轴-滑动轴承接触关系。通过建立轮轴结构有限元模型，研究滑动轴承内孔表面树脂厚度、车轴-滑动轴承配合间隙和离心力对轮轴结构变形、车轴-滑动轴承接触压力和树脂层切应力的影响。计算结果表明：滑动轴承内孔表面有树脂层相较于无树脂层，能够减小结构变形，显著降低车轴-滑动轴承接触压力和边缘效应；车轴-滑动轴承配合间隙在0～0.3 mm以内变化，对轮轴结构变形、车轴-滑动轴承接触压力和树脂层切应力基本无影响；车辆运行速度在0~400 km/h内增加，对结构变形影响较小，但车轴-滑动轴承接触压力和树脂层切应力均呈明显非线性增长。  
        关键词：变轨距转向架;轮轴结构;车轴-滑动轴承;结构变形;切应力;高速列车;有限元分析   
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      • 李稳,陆海英,任利惠,高纯友,李诺,高珊
        2022(4): 26-32. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.004
        摘要：虚拟轨道列车是一种轨道车辆与公共汽车相结合的产物，可利用光电原理或电磁原理识别公路路面上设置的虚拟轨道并沿其行驶。为使虚拟轨道列车具有100%低地板率和满足实际运用需求的动力，设计了一种轮毂电机驱动、独立悬架结构形式的走行系统。针对这种全新设计的走行系统结构，采用动态包络计算方法对走行系统结构布局的合理性进行校核；采用有限元分析软件ANSYS建立悬架有限元模型，对主销、转向节、上下横臂及安装销等主要受力零部件静强度和疲劳强度进行分析；采用UM软件建立虚拟轨道列车动力学计算模型，对配置该走行系统的虚拟轨道列车平稳性和舒适性进行仿真分析。计算和分析结果表明：在运动状态下走行系统各零部件之间无干涉，结构空间利用合理；在各种静载荷工况下悬架主要受力零部件所承受的最大Von_Mises应力均小于对应材料屈服强度，在疲劳载荷工况下，悬架各主要受力零部件材料利用率均小于1，即悬架静强度和疲劳强度满足标准要求；列车平稳性、舒适性指标随速度的升高而升高，但在列车最高试验速度（80 km/h）范围内，平稳性指标小于2.5，属于优级，舒适性指标小于2.5，属于舒适级。因此，该虚拟轨道列车走行系统结构设计合理，参数设置满足动力学性能要求。  
        关键词：虚拟轨道列车;走行系统;结构设计;动态包络;强度;舒适性;仿真   
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      • 应之丁,李晨欣,李艺
        2022(4): 33-36. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.03.101
        摘要：有轨电车作为地面交通工具，需要频繁调速，减速时只依靠机械制动会导致机械装置出现过量磨耗的问题，因此提出在有轨电车上加装永磁减速装置的构想。文章提出了一种在不改变有轨电车原有制动控制系统及其关联机构条件下的永磁减速装置，通过促动机构改变永磁体磁极位置获得不同的空间磁场分布，实现在转盘上取得不同的感应涡流和对应的制动力矩的目的，实现制动和缓解的转化。在有轨电车有限空间条件下， 推导计算减速装置的结构尺寸和减速目标的制动力矩等，建立涡流制动力矩数学模型，分析结构参数对制动力矩的影响。研制了试验样机，并对性能参数进行验证，符合设计要求。  
        关键词：列车制动;有轨电车;永磁减速装置;磁场分析   
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        发布时间：2024-08-02

        电力牵引与控制

      • 窦泽春
        2022(4): 37-44. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.006
        摘要：随着新型功率半导体器件的不断涌现和广泛应用，轨道交通用电力电子牵引变压器（Power Electronic Traction Transformer，PETT）逐渐成为业内的研究热点，高压级联整流器是PETT系统的核心部件。文章在同步旋转坐标系下，提出一种基于瞬时功率平衡的改进型单相四象限控制策略，实现了对高压级联整流器电流基波有功分量和无功分量的快速调节；通过对高压级联整流器各功率模块吸收功率的调节，实现各功率模块直流电压平衡控制；最后提出高压级联整流器特定次谐波抑制方法，将特定次谐波的调制波指令叠加在基波控制和电压平衡控制的调制波指令上，形成总的调制波指令，实现对PETT高压级联整流器的综合控制。试验表明，当牵引网电压骤降20%时，其扰动修复时间小于20 ms；在电网电压产生畸变时，可保证电网侧电流无3、5、7次低次谐波；同时当高压级联整流器的负载相差20%时，控制系统仍能维持直流电压平衡。  
        关键词：轨道交通用电力电子牵引变压器;高压级联整流器;同步旋转坐标系;瞬时功率平衡;特定次谐波抑制   
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        发布时间：2024-08-02
      • 岳川,王立德,申萍,朵瑞峰,王登锐
        2022(4): 45-54. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.007
        摘要：采用以太网技术的列车通信网络与外界信息环境的交互越来越多，这使其面临着严峻的网络安全威胁。目前国内外缺少对列车通信网络成体系的脆弱性定性分析，开展这项研究迫在眉睫。首先，从网络协议与网络设备2个角度出发，对列车通信网络的脆弱性进行宏观定性分析；其次，针对列车通信网络可能面临的潜在网络攻击，分析其攻击主体、攻击途径以及攻击行为；最后，设计建立列车通信网络模拟攻击测试平台，模拟测试几类主要攻击，测试结果表明这些攻击所指向的脆弱问题在列车通信网络中实际存在，且易于被利用。  
        关键词：列车通信网络;工业以太网;网络攻击;安全脆弱性分析;信息物理系统   
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      • 林珊,邓树,谌小莉,王林,程宏波
        2022(4): 55-61. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.008
        摘要：牵引供电设备的状态诊断存在红外图像人工处理效率低下，智能化程度不高的问题，因此提出一种基于Inception-V3和Mask-RCNN的双层网络模型，通过Inception-V3网络实现电力设备类型识别，在此基础上，利用Mask-RCNN模型实现不同设备结构区域的自动划分，并根据划分的结构区域坐标提取不同区域的最高温度，构造温度特征量，依据设备类型调用不同的判据对设备状态进行自动诊断。试验结果表明，利用双层改进网络模型进行电力设备结构划分的整体mAP值可达0.907 2，进行设备故障诊断的效率比人工提高95.41%，模型精度高、识别效果好，无需依赖故障样本，提升了设备红外图像处理诊断的效率、降低了工作人员的劳动强度。  
        关键词：牵引供电设备;深度学习;红外检测;故障诊断   
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      • 朱华,应宜辰,刘书铭,代双寅,吴命利
        2022(4): 62-69. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.102
        摘要：为分析动车组牵引供电系统谐波对电网的影响，建立真实反映包含动车组的牵引供电系统谐波波动情况的负荷仿真模型，文章基于实测数据提出了一种动车组概率谐波模型快速生成方法，并验证了模型的正确性；在MATLAB/Simulink中搭建了考虑变压器谐波阻抗非线性特性的直供牵引供电系统，仿真分析了动车组数量、位置和电网短路容量对电网电能质量的影响规律，同时给出了定量表达式。在铁路牵引供电系统接入公共电网的时候，基于该定量表达式可快速评估其可能产生的谐波，为后续的谐波治理提供一定的理论依据。  
        关键词：动车组;谐波;概率模型;电能质量;电网;牵引供电系统;仿真   
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        发布时间：2024-08-02

        铁道机车车辆

      • 王青元,赵紫宁,刘强强,王开云,饶煜,孙鹏飞
        2022(4): 70-76. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.010
        摘要：针对使用《列车牵引计算规程》规定的牵引计算方法对2万t重载组合列车空气制动过程计算准确性有限的问题，在牵引规程既有空气制动计算模型基础上，提出一种适用于长编组重载组合列车空气制动过程的求解方法。首先，通过分析牵引规程模型的局限性，基于空气制动系统动态行为，按照时间节点将重载列车空气制动过程分别描述为实际系统空走阶段、制动力建立的暂态阶段和制动力稳定发挥的稳态阶段。其次，考虑历史操纵行为对当前空气制动性能发挥的影响，引入空气制动性能修正函数；考虑列车编组形式对制动波分布和制动波传递的影响，引入组合列车闸瓦压力分布函数。然后，基于牵引规程空气制动力基本计算方法，考虑制动全过程中空气制动力分布的连续性，提出一种三段式精细化空气制动力计算模型。最后，基于2万t重载列车实车运行数据，定义模型误差评价函数，通过与既有牵引规程模型对比，论证精细化模型的正确性和有效性。研究结果表明，所提模型在仿真重载列车单次短坡道制动和长大下坡道循环制动工况下都有良好的适应度。  
        关键词：重载列车;空气制动;暂态阶段;稳态阶段;数学模型;仿真   
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      • 宋庆伟,王云朋,王士强,聂显鹏,于春洋,徐石磊
        2022(4): 77-82. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.011
        摘要：根据国内轨道交通发展现状以及应用要求，积极推进山区“旅游+交通+扶贫”融合发展思路，亟待研发山地齿轨铁路系统。文章主要介绍了齿轨铁路系统特点、发展历程以及齿轨铁路关键技术，分析了齿轨系统的应用环境，并针对齿轨铁路标准体系、车辆动力学、驱动、制动等关键技术进行了综合说明。齿轨铁路通常情况下适应坡道为120‰，最大适应坡度可到250‰，正线曲线通过半径最小可达50 m，齿轨铁路对山地地形适应性极强，必定会成为国内建设山地观光线路的主要选择。  
        关键词：轨道交通;齿轨铁路;齿轨车辆;关键技术   
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        发布时间：2024-08-02
      • 刘慧斌,倪文波,马少明
        2022(4): 83-88. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.012
        摘要：转向架轮对主动导向技术可以很好地解决传统转向架设计过程中运行稳定性和曲线通过性相互矛盾的问题。针对目前几种主动导向装置的特点，在此基础上提出一种用于转臂式轴箱定位转向架的主动导向装置。该主动导向装置将2个柱塞缸集成于橡胶节点内。当车辆通过曲线时，通过控制其中一侧的柱塞，使其推动轴箱相对于构架沿纵向方向运动，实现对轮对的主动导向，并对该装置的性能进行了分析，该主动导向装置性能优良。研究结果可为轮对主动导向技术的工程化应用提供技术思路。  
        关键词：铁道车辆;转臂式定位;主动导向;可控橡胶节点;故障导向安全   
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      • 李振乾,池茂儒,蔡吴斌,周亚波,谢雨辰,罗贇
        2022(4): 89-96. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.013
        摘要：为研究基于空气弹簧主动控制技术的摆式列车动力学性能，建立了考虑连接管路、附加气室与倾摆阀的非线性空气弹簧垂向模型与摆式列车系统动力学模型。采用多体动力学软件Simpack与数值计算软件Simulink联合仿真的方式研究摆式列车高速通过曲线时的动力学性能，分析了空气弹簧主动控制下抗侧滚扭杆角刚度对车辆倾摆产生的影响，对横向止挡刚度与空气弹簧横向刚度等悬挂参数进行了优化匹配，以保证车辆在曲线上的稳定性。结果表明，采用空气弹簧主动控制技术，能够在不改变转向架结构与线路条件的前提下，降低旅客所承受的未平衡离心加速度，提高车辆曲线通过速度；空气弹簧垂向刚度要与抗侧滚角刚度配合，在满足柔度系数的前提下尽量降低抗侧滚角刚度，以减小倾摆阻力，缓解空气弹簧气压波动；空气弹簧主动控制技术会增大车体与转向架之间的横移量，导致车体碰撞横向止挡。合理的空气弹簧横向刚度与横向止挡刚度匹配能够有效减小车体横移量，避免车辆以较大欠超高状态通过曲线时出现一次蛇行晃车现象，同时有利于车辆曲线通过性能的提高。  
        关键词：摆式列车;主动控制;空气弹簧;动力学性能;横向止挡;高速动车组;高速列车   
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      • 陶桂东,孙维光
        2022(4): 97-103. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.014
        摘要：建立了包含车上牵引变流器整备状态下的双层动车组车体有限元模型，分别计算分析了当变流器设备采用刚性吊挂和弹性吊挂时，车体主要低阶弹性模态。有限元模型分析结果表明，当变流器设备采用弹性吊挂时，车体模态频率要高于刚性吊挂时的模态频率。建立了包含车上牵引变流器的双层动车组车辆刚柔耦合动力学模型，研究了牵引变流器不同吊挂频率对车辆Sperling运行平稳性指标的影响，并分析了不同吊挂频率下变流器吊挂点横向拉力。刚柔耦合动力学模型分析结果表明，当吊挂频率为13 Hz时，车辆横向与垂向Sperling运行平稳性指标较低；随着吊挂频率的增大，变流器吊挂受到的横向拉力增大；若吊挂频率低于13 Hz，则吊挂点减振元件横向拉力低于400 N。  
        关键词：高速列车;动车组;车上设备;模态分析;运行平稳性;有限元分析;轨道不平顺   
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      • 贺冠强,刘永江,李华,陈力铭
        2022(4): 104-110. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.015
        摘要：开展车下安装的轨道交通变流器结构分析通常涉及耗时的仿真计算，以评估结构强度是否符合安全要求。对于典型的轨道交通变流器产品，进行1次静强度分析（4个工况）需耗时1 h以上，进行1次单方向的随机振动分析需要8 h以上。当采用传统的工程优化方法对变流器进行结构优化时，由于需要大量调用仿真进行评估，优化效率受到严重限制。因此采用机器学习方法，通过拉丁超立方采样试验设计确定仿真方案（采样位置），根据仿真样本构建Kriging代理模型（高斯过程），以近似反映设计变量与响应之间的函数关系。在Kriging模型提供信息的基础上，实现高效的灵敏度分析、设计空间探索和全局优化，为设计人员提供优化设计的参考依据与推荐方案，避免出现安全裕量过低或设计冗余过大等极端情况，在提高产品性能的同时缩短设计周期，提升产品的竞争力。基于Kriging代理模型，文章给出了进行分析与优化的完整技术路线，并对其中关键步骤（试验设计、代理模型、自适应采样、灵敏度分析、设计空间探索、全局优化等）的具体实现方法进行了详细说明。通过对某牵引变流器吊耳结构进行分析与优化，验证了所提技术路线的有效性。  
        关键词：轨道交通装备;变流器吊耳;结构优化;Kriging代理模型;机器学习;高斯过程;仿真   
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      • 施璐,胡活力,李稳,王文华,戚援,李诺
        2022(4): 111-116. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.016
        摘要：弹性车轮可有效降低轮轨间高频振动和冲击向车体传递，降低轮轨噪声，在有轨电车上得到广泛应用。但在实际运用中，弹性车轮轮箍与轮心之间存在相对旋转运动，并存在迟缓现象，这可能影响车轮寿命和运用经济性，甚者对车辆运行安全性造成影响。文章从弹性车轮橡胶元件性能、车轮抗迟缓扭矩和有无轮轨润滑条件下的车辆振动差异等方面进行分析，比照振动时频图和模态试验得到弹性车轮的固有频率，并得出结论：车辆在轮轨间无润滑状态下通过小半径曲线时，存在共振现象，共振能量较大，这导致轮心、压环与弹性车轮橡胶块接触表面发生转动滑移，从而产生迟缓。为避免共振发生，提出采用合理的轮轨润滑方案，经运用验证，方案有效，弹性车轮迟缓现象消失。  
        关键词：弹性车轮;迟缓;有轨电车;模态;振动;润滑;仿真   
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        发布时间：2024-08-02
      • 章新,李建伟,史青录,李幸人,王宇
        2022(4): 117-123. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.017
        摘要：为研究机车悬挂系统液压减振器双向比对机车动力学性能的影响，以某六轴宽轨机车为对象，利用Simpack软件建立了主要由车体、构架和轮对三大部分构成，共计90个自由度的车辆动力学模型，其中嵌入了减振器的非线性阻尼特性。在AAR 5级轨道谱的随机激励下，分别对减振器双向比大于1、等于1和小于1的阻尼模型所对应的机车动力学性能进行仿真分析。结果表明：当一系垂向减振器双向比为1时，直线工况下的机车垂向Sperling平稳性指标为3.08，加速度功率谱密度最大为0.11 m2/s3，均小于双向比不为1的阻尼模型，能更有效衰减传递到车体的振动；在直线工况和车速小于100 km/h的条件下，减振器双向比等于1时一系悬挂装置和二系悬挂装置的垂向动荷系数均最小，但车速大于100 km/h时却不是最小；对于减振器双向比为1的阻尼模型，曲线工况下的机车抗脱轨系数和二系悬挂装置垂向动荷系数相比双向比不为1时更优，但一系悬挂装置垂向动荷系数值却最大；当二系横向减振器双向比为1时，机车非线性临界速度最大值达到263 km/h，均高于双向比不为1时的非线性临界速度。研究可为机车悬挂系统的设计提供一定的参考。  
        关键词：六轴机车;动力学;减振器;阻尼;双向比;轨道不平顺;电力机车   
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        发布时间：2024-08-02
      • 管明珠,聂春戈,李博,胡澎浩,徐步震
        2022(4): 124-132. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.018
        摘要：应力系数是欧标EN 15085-3中定义的一个重要参数。为了获得可靠的应力系数计算结果，根据EN 13749提供的疲劳载荷工况，分别基于Goodman-Smith疲劳极限线图和主S-N曲线法计算了典型构架中关键接头的应力系数，并进行了对比分析。针对疲劳极限方法，以管接头为例，对比根据不同应力提取方法的结果，从焊趾位置应力计算结果可知，使用插值线性方法进行应力评估相对保守；针对主S-N曲线法，推导了利用累积损伤进行应力系数等效计算的公式。实际构架焊接接头的应力系数计算结果表明，由于静力工况和动态工况的应力系数计算方法和抗疲劳设计使用的基础数据有所不同，结构中同一焊缝的应力系数最大值和最大值出现的位置均可能存在较大差异。因此，在应用标准EN 15085-3时，应力系数的计算应当同时参考2种工况的计算结果，更合理确定焊缝的质量等级和检查等级。另外，基于S-N曲线方法进行应力系数计算还需要考虑多工况的疲劳损伤贡献，并反映载荷循环次数变化、焊趾改善效应等因素的影响，这样才能使其计算结果更为可靠，应用更为灵活。  
        关键词：焊接接头;应力系数;Goodman-Smith疲劳极限线图;主S-N曲线法;累积损伤;转向架构架   
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        发布时间：2024-08-02

        铁道电气化

      • 黄勉,杨冰,肖守讷,魏文波,范新光,龚海勇
        2022(4): 133-139. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.019
        摘要：为探究地铁受电弓碳滑板表面磨耗机理，以运行于国内某地铁线路磨耗前后的受电弓浸铜碳滑板材料为对象，通过电子显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜和能谱仪等对其表面微观形貌及化学成分进行微观测试和分析。结果表明：磨耗后的受电弓碳滑板表面颜色发生显著改变，表面形貌特征也由加工沟壑转变为磨痕、少数裂纹和电弧烧蚀孔洞；SEM和EDS结果显示，在未磨耗的受电弓碳滑板表面上C和Cu相间分布，界限较为清晰，而磨耗后的表面C元素和Cu元素分布均匀、无明显界限，在磨耗过程中生成了氧化膜；电弧烧蚀聚集在Cu分布相对集中的区域。碳滑板表面的主要磨耗形式有电弧烧蚀、机械磨损、磨粒磨损和材料转移等，其中电弧烧蚀对磨耗影响最大，诱发电弧烧蚀坑，材料表面呈现出典型的崎岖粗糙形貌，摩擦条件显著恶化，使得弓网振动加剧，进一步影响摩擦表面，导致接触副温升和电弧烧蚀加剧，由此带来的高温诱发材料转移；在多种磨损形式的共同作用下，受电弓碳滑板表面裂纹不断萌生和扩展，最终表面材料发生脱落，造成碳滑板表面磨耗。  
        关键词：地铁列车;浸铜碳滑板;磨耗机理;微观分析;电弧烧蚀   
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        发布时间：2024-08-02
      • 聂箫,王锋,王涛,陈谢祺
        2022(4): 140-145. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.03.102
        摘要：当机车运行在电气化铁路上时，需要保证弓网系统持续可靠供电，而接触线的磨耗会影响受流质量， 需要对其进行实时监测。针对现有的接触线磨耗实时检测系统精度低、鲁棒性差等问题，提出一种基于霍夫变换的接触线磨耗检测算法。首先，使用均值漂移算法及三次样条插值对结构光设备采集到的接触线轮廓数据进行预处理；然后，根据霍夫变换确定接触线圆心；最后，结合接触线的几何特点计算接触线的磨耗量。试验结果表明，与经典的最小二乘法拟合相比，该方法计算精度更高、鲁棒性更好，且能满足接触线磨耗实时检测需求。  
        关键词：接触线;接触网;磨耗检测;激光三角法;均值漂移;霍夫变换   
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      • 弓永哲,杨蔡进,赵煜,刘开忠
        2022(4): 146-150. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.021
        摘要：针对绝对节点坐标描述的接触网结构振动模态计算复杂的问题，文章基于先进的多柔性动力学理论，采用等效弹簧模型简化约束条件，将接触网复杂约束动力学转化为经典结构振动问题，并得到简化后系统的质量矩阵和刚度矩阵，再运用MATLAB特征值计算函数Eig，计算出柔性接触网结构振动模态，实现了一种结构模态快速计算方法。该方法首先应用于经典的简支梁振动问题，计算结果与对应理论解的比较表明，该方法可精确计算简支梁的模态频率和振型。此外，还进一步分析了等效弹簧刚度系数对计算结果的影响。最后，该方法应用于两种接触网的模态分析均能准确计算出结果的特征模态频率，为后续精确分析弓网动力学提供理论支撑。  
        关键词：高速铁路;接触网;有限元方法;绝对节点坐标;动力学模型;模态分析   
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        发布时间：2024-08-02
      • 孙传铭,鲁超,母婷佑,张作钦,杨泽锋
        2022(4): 151-156. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.022
        摘要：弓网电弧已成为制约高速列车进一步发展的主要因素之一，深入研究弓网电弧特性对进一步分析弓网系统损伤特性、探寻弓网电弧的调控方法具有重要意义。结合接触线与受电弓滑板的实际磨损情况，建立横风作用下二维弓网电弧动态分析模型，研究弓网电弧动态特性的变化规律。结果表明：在外界横风的作用下，电弧弧柱弯曲、拉升，并伴有弧根跳跃的现象；在受电弓滑板磨损处形成明显的低风速区，当电弧弧根位置位于该低风速区时，弧根位移缓慢，电弧热量积聚，进一步加剧受电弓滑板磨损区域的损伤；正常接触线右圆弧表面存在低风速区，弧根在此处移动缓慢，热量累加，对接触线造成损伤；当接触线存在磨损，即接触线底部曲率减小时，表面弧根运动速度较快。接触线与受电弓滑板表面的磨损情况会影响电弧区域的流场分布，最终导致弧根位移距离和运动速度存在差异。  
        关键词：弓网电弧特性;MHD模型;弧根位移;仿真;高速列车;接触网   
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        发布时间：2024-08-02

        检测技术

      • 潘文波,袁希文,林军,谢国涛,龙腾,黄文宇
        2022(4): 157-165. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.023
        摘要：为了保证智轨电车的运行安全，提高结构化道路环境下多种路况障碍物检测与跟踪的高效性和鲁棒性，文章提出一种基于激光雷达与毫米波雷达融合的多目标检测与跟踪方法。该方法首先基于毫米波雷达与激光雷达进行单传感器感知，然后通过多源融合算法融合单传感器感知结果，以获取更精确的感知结果。基于虚警滤除算法解决了毫米波雷达虚警引起误报问题，基于点云深度图和梯度与距离特征解决了多变场景下的障碍物聚类问题，基于分区点云特点设计代价函数提高了形状估计算法的鲁棒性，基于航迹信息进行多目标跟踪提高了目标跟踪的稳定性。为了克服异构传感器融合难题，设计了多源传感器异步融合策略，提升了结构化道路环境下目标检测与跟踪能力。最后，基于ROS框架在智轨电车上进行实车测试，试验结果表明，该方法能够稳定可靠地检测目标并实现跟踪。  
        关键词：智轨电车;分割聚类;形状估计;交互式多模型;多源信息融合   
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        发布时间：2024-08-02
      • 耿民,赵鹏宇,李晓阳,雷贯标,王喜莲
        2022(4): 166-171. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.024
        摘要：传统轴承寿命预测算法只考虑了机械载荷的影响，但对于实际工况中的动车组牵引电机，由于其转子会承受额外的径向电磁力，因此牵引电机轴承也会被附加额外的电磁载荷。同时，牵引电机轴承游隙的大小也会影响电机转子的径向电磁力受力情况。文章对基于L-P理论和考虑电磁载荷的动车组牵引电机轴承寿命计算方法进行了分析介绍。为得到实际的动车组牵引电机轴承游隙情况，对实车牵引电机轴承游隙进行了测试，并对测试结果进行了统计分析。基于动车组实测的牵引电机轴承游隙计算了牵引电机轴承在径向上可能承受的电磁力大小。考虑该电磁力的影响，对相应牵引电机轴承的寿命进行了预测分析。分析结果表明，动车组牵引电机轴承游隙大小的变化对牵引电机轴承寿命有不可忽略的影响。对动车组牵引电机轴承游隙的测试与寿命分析结果可为动车组牵引电机轴承维修维护提供指导。  
        关键词：动车组;动车牵引电机;轴承游隙;偏心磁拉力;轴承寿命;高速列车   
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        发布时间：2024-08-02
      • 李程,陈健雄,林军,康高强
        2022(4): 172-179. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.025
        摘要：针对中低速磁浮接触轨紧固件松动的问题，提出一种基于卷积神经网络的检测算法。该算法对底座安装螺栓和连接板螺钉2种紧固件进行松动检测：首先定位接触轨紧固件所在区域，以此排除背景干扰；然后分析紧固件位置变动情况，实现接触轨紧固件的松动检测。通过深度卷积网络对该算法进行了实现和试验验证：采用YOLO V2网络定位2种紧固件所在区域；利用Mask R-CNN网络同时对连接板边缘、绝缘子、螺栓和螺杆，以及连接板螺钉的头部进行分割；通过对分割部位的位置变动情况进行判断实现对紧固件的松动检测。使用长沙中低速磁浮接触轨数据对本文提出的缺陷检测算法进行了试验，底座安装螺栓和连接板螺钉松动检测的精确率均在90%以上，召回率在94%以上。试验结果表明，本文所提的方法能准确地识别出中低速磁浮接触轨松动的紧固件。  
        关键词：中低速磁浮接触轨;紧固件松动;YOLO V2网络;Mask R-CNN网络;Radon变换   
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        发布时间：2024-08-02
      • 王涛,石永进,李继伟,王金平
        2022(4): 180-186. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.04.026
        摘要：针对强噪声背景下高速列车电机轴承早期故障信息提取困难的问题，提出了优化VMD算法。该算法依据频谱趋势估计算法获取振动信号频谱趋势，从而确定共振频带和分解层数；根据各频带边界和带宽，依据取值公式获取惩罚因子初始矩阵，最后将已知参数代入到VMD算法中实现对信号的分解。通过仿真信号和试验信号验证表明，该方法能在低信噪比条件下较为准确地识别到共振频带，并对信号进行准确的分解，提高了VMD算法的准确性和自适应性。  
        关键词：高速列车;电机轴承;变分模态分解;频谱趋势;故障诊断   
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