最新刊期
      2023 年 第 卷 6 期

        综述

      • 吴广宁,伍瑶,黄桂灶,董克亮,高国强,魏文赋,杨泽锋
        2023(6): 1-10. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.001
        摘要：受电弓滑板是列车获取能量的核心装备，良好的滑板材料性能是保障列车安全稳定运行的关键，高速列车具有大功率、高运能、长距离运行等特点，随着高速列车速度进一步提升，对受电弓滑板材料性能提出更高要求。文章首先介绍了国内外受电弓滑板材料的发展历程，包括金属滑板、纯碳滑板、粉末冶金滑板、浸金属滑板，以及新型复合材料滑板；然后综述各阶段滑板材料的工艺技术及其优缺点；最后结合中国电气化铁路发展实际，对高性能受电弓滑板材料的发展进行了展望。  
        关键词：高速列车;受电弓滑板;滑板材料;研究进展   
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        发布时间：2024-08-02

        铁道机车车辆

      • 陈显发,张敏,林远扬,马卫华,罗世辉
        2023(6): 11-19. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.002
        摘要：文章在分析直线感应电机动子和永磁同步电机动子结构和动力学特性基础上，运用多体动力学软件，建立了对应上述2种驱动型式的超高速（1 000 km/h）电磁推进装置动子动力学模型，分析了“起动-惰行-制动”状态下动子的横向、垂向、侧滚、摇头、点头运动的变化规律。分析结果表明，感应式动子所受的法向力有利于动子横向自动对中，并避免横向冲击，同时抑制动子的侧滚和摇头运动；而永磁式动子所受的电机法向力在动子偏移时仍指向偏移的一侧，使得动子贴靠导轨运行，承受横向不平顺冲击，其侧滚和摇头运动无法收敛。感应式动子由于承受导轨垂向不平顺激励，其垂向振动和冲击力较大；永磁式动子所受电机力的垂向分力能起到一定的减振作用。运行状态会显著影响2种动子的垂向响应与点头运动，2种动子的最大垂向位移、加速度和冲击力均出现在制动的时刻。  
        关键词：超高速磁浮;电磁推进;直线电机;动子;动力学   
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      • 胡永攀,陈宝军,龙志强
        2023(6): 20-30. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.003
        摘要：永磁电动悬浮系统在高速情况下具有自稳定的特点，并且安装维护简单，在超高速管道磁浮运载中具有重要的应用价值。文章以超高速永磁电动悬浮系统为对象，对“Halbach永磁阵列-导体板”结构进行系统建模，提出了一种横向端部断面边界条件的构建方法，明确了电磁力的求解方法。同时，对电磁力特性开展研究，分析了电磁力随电磁参数、结构参数变化的规律。利用转盘试验平台开展了原理性验证试验，通过有限元仿真和试验结果对比，说明了所建电磁力模型的正确性。  
        关键词：永磁电动;管道磁浮;Halbach永磁阵列;电磁力特性   
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      • 张宗峰,陈喜红,张关震,吴斯
        2023(6): 31-38. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.004
        摘要：为提高铁路机车车辆的运行安全性和节约维修成本，文章在铁路机车车辆滚动轴承疲劳剩余寿命研究基础上，继续研究铁路机车车辆滚动轴承运用寿命规律，提出轴承运用寿命的基本类型包括疲劳寿命、精度寿命与抗异常损伤寿命；对铁路机车车辆轴承运用前、运用后的精度及异常损伤概率进行统计与分析，给出了轴承精度、异常损伤存活率与里程的关系，提炼出数学模型，分析精度寿命与抗异常损伤寿命变化规律，给出轴承批量各运用寿命阶段工作总量。指出轴承批量运用剩余寿命的可利用价值，提出合理管理轴承运用寿命的建议。  
        关键词：机车车辆;滚动轴承;运用寿命;精度寿命;抗异常损伤寿命;剩余寿命   
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        发布时间：2024-08-02
      • 张晓宁,朱慧龙,辛亮,杨慕晨,汪浩
        2023(6): 39-48. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.005
        摘要：基于卷积神经网络（Convolution Neural Network，CNN）的智能诊断方法在轴承故障诊断中应用广泛，但是大多数诊断模型以单源信息输入为主，这将影响基于CNN的故障诊断准确性和可靠性。针对这个问题，文章提出一种基于双通道特征融合的滚动轴承故障诊断方法。首先利用多重Q因子连续Gabor小波变换（Multiple Q-factor Continuous Gabor Wavelet Transform，CMQGWT）和快速谱相干（Fast Spectral Coherence，Fast-SC）分别构造滚动轴承振动信号的时频分析图；然后搭建1个具有双输入通道的CNN网络模型，通过特征融合层将各个通道提取的深度时频特征融合成1个新的特征；最后利用分类器输出诊断结果。在高速列车滚动轴承单故障和复合故障的分类识别试验中，较之于单输入通道的CNN模型，该模型具有更高的诊断准确性和鲁棒性。  
        关键词：滚动轴承;卷积神经网络;特征融合;故障诊断;高速列车   
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        发布时间：2024-08-02
      • 彭越阳,黄志辉,唐嘉诚,宋杨法,戴晓超
        2023(6): 49-55. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.006
        摘要：文章对高速列车1 435/1 520 mm变轨距转向架轮轴滑动轴承的接触特性和参数优化展开研究，按照GB/T 5371—2004确定了“车轮‒滑动轴承”“滑移衬套-车轴”配合的过盈量大小。基于Hypermesh与ANSYS联合仿真，确定了滑动轴承与滑移衬套的材料、优化后的滑动轴承结构参数。研究结果表明，滑动轴承材料采用45钢，滑移衬套材料采用“聚酰胺-酰亚胺”（PAI）能有效减小两者之间的接触压力；随着滑动轴承斜面倾角的增大，“车轮‒滑动轴承”平均接触压力呈近似线性增加，“滑动轴承‒滑移衬套”最大接触压力先减小后增大；对“车轮‒滑动轴承”接触部分a点和c点进行倒圆处理，能有效缓解因结构几何形状突变导致的应力集中现象；车轴受径向载荷弯曲变形时，会对滑动轴承产生绕x轴的偏转力矩，对滑动轴承b点位置进行倒圆处理能有效改善“滑动轴承‒滑移衬套”接触状态。  
        关键词：高速列车;滑动轴承;滑移衬套;过盈配合;倒圆半径;接触压力   
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        发布时间：2024-08-02
      • 颜荣,伍剑波,王杰,荆学喜,丁玉柱,康轩
        2023(6): 56-62. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.007
        摘要：钢轨纵向位移变化引起的断轨和胀轨会严重影响列车行驶安全。针对钢轨位移检测高精度、非接触和多轨测量的需求，文章提出一种基于旋转激光位移传感的多轨纵向位移在线监测方法，利用固定在钢轨上的角度标板将钢轨纵向位移转换为标板横向位移，然后利用旋转激光传感器同时采集多根钢轨标板横向位移，在此基础上提出基于滑动窗口阈值的凹槽特征识别方法，实现标板横向位移的测量准确性与稳定性。最后，将开发的钢轨位移监测系统部署在甘肃省嘉峪关市兰新线上行K730+000处进行长期测试。试验结果表明，新方法可实现多轨纵向位移的长期稳定在线监测与预警。  
        关键词：多轨纵向位移;在线监测;激光传感;标板特征识别;高速铁路   
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      • 马群,沈龙江,姚远,王善硕,钟文生
        2023(6): 63-70. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.008
        摘要：机车二系悬挂参数对重载车钩受压稳定性影响显著，为了探究102型车钩与重载机车二系悬挂参数的合理匹配，文章利用 SIMPACK软件建立了详细的102车钩与 HXD1 型八轴重载机车组成的双机重联动力学模型，分析了不同计算工况下车钩力学特性与重载机车的安全性能；对比了不同车钩自由角及纵向力作用下，二系悬挂参数对机车安全性的影响。结果表明：当纵向压力较小时车钩转角稳定在自由角，机车轮轴横向力随车钩自由角及机车二系悬挂横向刚度增大而增大，与车钩纵向力无关。当纵向车钩压力增大到车钩需克服复原块预压缩载荷发生偏转时，车钩转角进一步增大，此时适当增加机车二系横向刚度有利于车钩稳定且影响较小。为保障制动工况下列车的运行安全，建议控制车钩自由角在6°以内，转向架单侧二系横向刚度范围在0.45~0.60 kN/mm；二系横向止挡间隙选择35 mm自由间隙及5 mm弹性间隙。  
        关键词：重载机车;102车钩;压钩稳定性;参数优化;车钩自由角;止挡间隙   
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        发布时间：2024-08-02
      • 方鑫,刘通,程亚萍,孙宇铎,王菲儿
        2023(6): 71-78. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.009
        摘要：车轮踏面磨耗量是评价机车运行安全的重要参数，但多数车轮运维现场的条件尚不能对踏面磨耗量及时、准确地进行监测。为了解决上述问题，文章提出了基于“GA-岭回归”分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法（简称“GA-岭回归”预测算法）。“GA-岭回归”预测算法分为数据前处理和数据预测分析2部分。对于数据前处理，首先依据不同的测量方式对采集到的踏面磨耗量数据进行分类，基于车轮的实际运维情况，分析不同类型数据的特点；随后以镟修周期作为数据划分标准，对分类后的数据进行切片处理；最后采用相关标准和主成分分析法对相应的动态测量数据进行清洗、降噪。对于数据预测分析，首先划分数据集，进行数据整合，创建训练集数据的时间滑动窗口；随后采用岭回归算法对训练集数据进行回归分析训练，并结合遗传算法和验证集数据进行模型参数的调优，以提高预测准确性。基于测试集数据，分别采用传统预测算法、岭回归线性预测算法和“GA-岭回归”预测算法，对3类预测算法的预测效果进行对比分析；随后采用相同的测试方法，扩大车轮样本的数量，继续进行预测效果的对比分析。测试结果表明，采用“GA-岭回归”预测算法的预测误差和误差标准差均相对较低。经分析可知，“GA-岭回归”预测算法具有较高的预测精度，同时可保证更好的预测稳定性。  
        关键词：机车车轮;车轮踏面磨耗量预测;主成分分析;岭回归;遗传算法   
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        发布时间：2024-08-02
      • 耿庆厚,宗凌潇,杨君,马卫华,张硕
        2023(6): 79-87. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.010
        摘要：文章通过分析对比大、中运量磁浮列车和轻型观光旅游磁浮列车的应用场景、服务人群特点，以功能、安全、环境、经济等要素为出发点，定义轻型观光旅游磁浮列车的顶层设计指标，开展车辆总体和主要系统方案设计研究。基于列车牵引、悬浮能力需求，对走行机构进行总体架构设计，确定单节车配置双悬浮架方案，减小了列车的簧下质量和设备维护难度，同时增大了车底设备布置空间；响应“双碳”目标提出车载蓄电池为轻型观光旅游磁浮列车供电方案，取消供电轨受流，降低了线路建设成本；利用理论和仿真等方法对列车各子系统的设计方案进行了验证，证明了列车总体设计的可行性。该轻型观光旅游磁浮列车方案具有较好的创新性、经济性、可行性和实用性，可为各型磁浮列车的设计提供思路和方法。  
        关键词：轻型磁浮;观光旅游;双悬浮架;低成本;车载储能   
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        发布时间：2024-08-02
      • 郑雨豪,吴兴文,刘阳,池茂儒,梁树林
        2023(6): 88-98. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.011
        摘要：车辆服役过程中，由于轮轨间的高频激励，极易引发结构共振疲劳问题。文章针对某地铁车辆排障器的疲劳开裂问题，开展了排障器的振动疲劳试验，发现了线路上通过频率为93 Hz的钢轨波磨是引发结构共振疲劳的主要原因。针对试验研究方法存在的传感器布置数量有限、成本较大等问题，文章从仿真分析角度，提出了一种基于多轴振动环境再现的地铁车辆排障器寿命评估方法。首先，建立了基于虚拟激励法的排障器随机振动模型，该模型可以很好地再现排障器的实际振动环境；然后，通过遗传算法对模态阻尼比进行优化，使得仿真和实测响应结果具有较好的一致性，验证了建模方法的正确性；最后，利用多核并行计算的方法实现了排障器任意位置的全程损伤和疲劳寿命计算，显著提高了仿真计算的效率。结果表明：排障器焊缝拐角处为其结构的薄弱位置，其全程工况损伤值为6.25E-03，疲劳寿命为0.60万km，远低于设计使用寿命的360万km，通过上述方法评估出来的排障器最大损伤位置与结构实际破坏位置相同，进一步证明了此方法的正确性。  
        关键词：地铁车辆;疲劳试验;排障器多轴振动模型;遗传算法;并行计算;疲劳寿命   
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        发布时间：2024-08-02

        电力牵引与控制

      • 吴云飞,陆远基,牟蓉,王龙,刘雄
        2023(6): 99-105. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.012
        摘要：地铁车辆启动控制策略需确保车辆在全线路启动不发生后溜，并且启动冲击在满足不大于0.75 m/s3基础上尽可能小，启动时长尽可能短。文章基于现有整车牵引力达到一定阈值后需发送保持制动缓解指令的控制策略，根据车辆牵引制动特性参数提出了当牵引级位达到一定阈值时发送保持制动缓解指令的优化控制策略，通过建立车辆启动加速度模型与后溜时刻车辆受力模型求解发送保持制动缓解指令时刻的级位值。理论分析与现场测试结果表明，在满足车辆全线路启动不后溜的前提下，文章提出的优化策略使得车辆启动冲击明显降低，启动效率明显提升。该优化方案可为地铁车辆启动控制策略提供参考，根据不同的牵引制动特性可求解出不同的保持制动缓解指令发送时的级位阈值。  
        关键词：地铁车辆;启动控制;牵引制动特性;优化;保持制动缓解   
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      • 王雪,王立德,王彪,许书娴,王冲
        2023(6): 106-113. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.013
        摘要：列车内部的主机设备搭载Linux嵌入式操作系统，外部应用需要执行系统调用来访问系统内核。随着列车通信网络的兼容性和开放性不断提升，车载主机设备存在遭受网络攻击的风险。当网络攻击发生时，恶意程序同样会通过系统调用与内核产生交互并留下相应痕迹，因此可基于系统调用序列实现车载主机设备的入侵检测。文章分析了Linux系统结构和系统调用序列的原理，设计了包含特征提取、特征词袋处理、特征逆频率处理和特征降维的原始数据特征处理方法，构建了基于网格搜索‒K近邻（Grid Search-K-Nearest Neighbor, GS-KNN）的入侵检测模型。试验证明，文章提出的方法准确率达到了96.62 %，相较于其他轻量级算法存在优势，能够实现网络入侵的有效检测。  
        关键词：系统调用;入侵检测;K-近邻算法;车载主机设备   
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        发布时间：2024-08-02

        智能化技术

      • 王宗艳,毛中亚,黄世泽,郭其一
        2023(6): 114-121. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.014
        摘要：为减小高速磁浮系统谐波对牵引供电网产生的影响，解决谐波治理存在的时滞性问题，通常需要对谐波电流进行预测。对此，采用融合深度学习算法的组合模型相比于传统算法的表现更加出色。文章提出一种新的融合注意力机制的多智能体磁浮谐波预测算法，该算法通过麻雀搜索算法（SSA）优化变分模态分解（VMD）的相关参数，并利用该优化参数将原始电流信号分解为多个不同中心频率的谐波分量，将各个分量分别输入融合注意力机制的长短时记忆网络（LSTM）中进行时序预测，形成多个独立预测智能体，再对各个智能体预测结果进行重构，从而实现对高速磁浮谐波电流预测。在此基础上引入误差修正机制，进一步提高模型的预测精度。对上海高速磁浮牵引系统进行理论分析与仿真，采集网侧电流数据，并用所提出的算法模型对此数据进行试验和分析。结果表明，与其他模型相比，所提的预测模型在磁浮谐波电流预测方面具有较好的性能，并可使时滞性得到进一步改善。  
        关键词：谐波预测;麻雀搜索算法;变分模态分解;长短时记忆神经网络;注意力机制   
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      • 罗潇,刘悦
        2023(6): 122-128. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.015
        摘要：高自然度的语音合成是车载人机交互进入高级智能化的基本要求之一。现阶段的轨道交通领域仍在广泛使用传统的低自然度语音合成算法，这与高速发展的智能化人机交互技术脱节。相比之下，端到端的深度学习语音合成算法凭借其近乎媲美人声的自然度已经成为各领域语音合成的主流算法。文章介绍了一种适用于离线轨道交通车载环境的端到端深度学习语音合成算法，该算法的主观意见评分达到4.18，并且在车载嵌入式硬件平台英伟达Xavier上的实时率达到0.52。试验证明，该算法不仅在自然度等主观性能上远超传统语音合成算法，同时也具备在轨道交通离线车载环境下的工程实用性。  
        关键词：轨道交通;车载人机交互;智能化;深度学习;端到端语音合成   
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      • 陈希隽
        2023(6): 129-138. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.016
        摘要：为实现城市轨道车辆的精准化运维指导，需要掌握最新的车辆状态数据并对其发展趋势进行预判，对车辆的实时运行数据和历史运维数据进行同时空的数据挖掘分析研究十分必要。最终，用户无须掌握代码编写技能即可自行创建、修改数据分析模型，模型能自动运行输出结果，为车辆状态的判断提供依据。为此，文章基于大数据平台和智能感知技术设计了一套车辆数据引擎系统，将牵引、制动、车门、网络和LCU等系统的运行数据进行清洗整合，实现数据的时空对齐，利用画布开发组件，采用“拖拉拽”的方式构建数据分析策略模型，可替代重复繁杂的人工作业进行多维数据分析决策、作业流程监控、故障隐患甄别并预警、寿命预测等工作，实现数据分析自定义编辑、自动分析、自动预警，指导故障处理、备件采购等功能，从而达到多专业数据融合、数据综合监视、故障联动分析、数据统计分析、自动化处理分析、结果输出和推演预测、一体化决策及可视化展示，为检修运用模式和策略制定提供数据支撑，进一步保证地铁列车行车安全，提升列车可靠性、降低运营成本。  
        关键词：运维数据;组件;智能分析;自定义编辑;数据引擎;提质增效;城市轨道车辆   
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      • 王建华,王春毅,曾周,王聪,王青元,杨航
        2023(6): 139-146. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.017
        摘要：针对2万t重载组合列车在长大下坡区段列车纵向冲动大，以及连续循环空气制动操纵困难的问题，文章基于数据驱动算法，设计了一种适用于长编组重载组合列车的长大下坡区段操纵优化方法。该方法考虑了不同列车间、同一列车不同制动系统状态间空气制动特性的差异，利用神经网络对列车在不同操作状态下的空气制动性能变化规律进行学习，得到空气制动力预测模型；而后基于强化学习设计重载组合列车操纵优化算法，以速度跟随性为目标建立奖励函数，考虑列车牵引/电制动特性、列车管制动及缓解时间、限速、运行平稳性等约束条件，应用强化学习方法开展重载组合列车长大下坡操纵策略优化。基于实车数据验证空气制动仿真模型与操纵优化算法的可行性与合理性。结果表明，文章建立的空气制动力预测模型对列车运行中空气制动系统性能具有良好的预测作用，优化操纵控制策略相较于司机驾驶能够有效地减小列车运行中的纵向冲动与最大车钩力，保障列车运行安全。  
        关键词：重载组合列车;空气制动;长大下坡;神经网络;强化学习;重载铁路   
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        发布时间：2024-08-02

        通信信号

      • 何志彬,邢科家,梁志国,魏东冬,郑长宗
        2023(6): 147-155. DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2023.06.018
        摘要：为保障联锁系统在云平台中的运行安全，文章通过对既有计算机联锁系统冗余结构进行分析，结合云平台特征，提出了基于虚拟机容错技术的云联锁系统冗余结构。首先，阐述了云联锁冗余结构的特点和优势。其次，通过对云联锁冗余结构的工作模式和服务器失效因素进行分析，建立服务器故障树模型、云联锁系统冗余结构关于危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。最后，对云联锁冗余结构的可靠性进行研究，对动态故障树模型进行仿真分析。研究结果表明：云平台更适合部署形如MooN结构的多重冗余结构联锁系统，开展云联锁冗余结构研究对云联锁的发展具有一定的借鉴意义。  
        关键词：铁路联锁系统;云计算;冗余结构;动态故障树;失效概率;高速铁路   
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        发布时间：2024-08-02
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